在最近的项目中，我们涉及到了“内存对齐”技术。对于大部分程序员来说，“内存对齐”对他们来说都应该是“透明的”。“内存对齐”应该是编译器的 “管辖范围”。编译器为程序中的每个“数据单元”安排在适当的位置上。但是C语言的一个特点就是太灵活，太强大，它允许你干预“内存对齐”。如果你想了解 更加底层的秘密，“内存对齐”对你就不应该再透明了。

一、内存对齐的原因
大部分的参考资料都是如是说的：
1、平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据 的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
2、性能原因：数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。 原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

二、对齐规则
每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。

规则：
1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后 每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。
2、结构(或联合)的整体对齐规则：在 数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行。
3、结合1、2颗推断：当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果。

三、试验
我们通过一系列例子的详细说明来证明这个规则吧!
我试验用的编译器是GCC 4.4.6

我们将用典型的struct对齐来说明。首先我们定义一个struct：
#pragma pack(n) /* n = 1, 2, 4, 8, 16 */
struct test_t {
 int a;
 char b;
 short c;
 char d;
};
#pragma pack(n)
首先我们首先确认在试验平台上的各个类型的size，经验证两个编译器的输出均为：
sizeof(char) = 1
sizeof(short) = 2
sizeof(int) = 4

我们的试验过程如下：通过#pragma pack(n)改变“对齐系数”，然后察看sizeof(struct test_t)的值。

1、1字节对齐(#pragma pack(1))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 8
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(1)
struct test_t {
 int a;  /* 长度4 < 1 按1对齐；起始offset=0；存放位置区间[0,3] */
 char b;  /* 长度1 = 1 按1对齐；起始offset=4；存放位置区间[4] */
 short c; /* 长度2 > 1 按1对齐；起始offset=5；存放位置区间[5,6] */
 char d;  /* 长度1 = 1 按1对齐；起始offset=7；存放位置区间[7] */
};
#pragma pack()
成员总大小=8

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 1) = 1

2、2字节对齐(#pragma pack(2))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 10
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(2)
struct test_t {
 int a;  /* 长度4 > 2 按2对齐；起始offset=0；存放位置区间[0,3] */
 char b;  /* 长度1 < 2 按1对齐；起始offset=4；存放位置区间[4] */
 short c; /* 长度2 = 2 按2对齐；起始offset=6；存放位置区间[6,7] */
 char d;  /* 长度1 < 2 按1对齐；起始offset=8；存放位置区间[8] */
};
#pragma pack()
成员总大小=9

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 2) = 2

3、4字节对齐(#pragma pack(4))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 12
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(4)
struct test_t {
 int a;  /* 长度4 = 4 按4对齐；起始offset=0；存放位置区间[0,3] */
 char b;  /* 长度1 < 4 按1对齐；起始offset=4；存放位置区间[4] */
 short c; /* 长度2 < 4 按2对齐；起始offset=6；存放位置区间[6,7] */
 char d;  /* 长度1 < 4 按1对齐；起始offset=8；存放位置区间[8],最后还要补上3个空位，以满足总长度是4(int是4个字节，4=4)的整数倍*/
};
#pragma pack()
成员总大小=9

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 4) = 4

4、8字节对齐(#pragma pack(8))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 12
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(8)
struct test_t {
 int a;  /* 长度4 < 8 按4对齐；起始offset=0；存放位置区间[0,3] */
 char b;  /* 长度1 < 8 按1对齐；起始offset=4；存放位置区间[4] */
 short c; /* 长度2 < 8 按2对齐；起始offset=6；存放位置区间[6,7] */
 char d;  /* 长度1 < 8 按1对齐；起始offset=8；存放位置区间[8] 最后还要补上3个空位，以满足总长度是4(int是4个字节，4<8)的整数倍*/
};
#pragma pack()
成员总大小=9

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 8) = 4

5、16字节对齐(#pragma pack(16))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 12
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(16)
struct test_t {
 int a;  /* 长度4 < 16 按4对齐；起始offset=0；存放位置区间[0,3] */
 char b;  /* 长度1 < 16 按1对齐；起始offset=4；存放位置区间[4] */
 short c; /* 长度2 < 16 按2对齐；起始offset=6；存放位置区间[6,7] */
 char d;  /* 长度1 < 16 按1对齐；起始offset=；存放位置区间[8] 最后还要补上3个空位，以满足总长度是4(int是4个字节，4<8)的整数倍 */
};
#pragma pack()
成员总大小=9

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 16) = 4

写在最后：

如果结构体中有数组，对齐时不会将数组作为一个整体来对齐，而是将数组中个每个元素一个一个来进行对齐。