注：本文代碼測試環境為win7 X64 cpu, 編譯器為gcc4.7.1 和 vs2010
內存對齊是編譯器為了便於CPU快速訪問而采用的一項技術
我們先從一個例子開始，對下面的類(或者結構體)
class node
{
char c;
int i;
short s;
}no;
sizeof(no)的值是多少呢，如果你的回答是7(1+4+2)，那么你應該認真閱讀下面的內容。可以在編譯器上試試，輸出的結果是12，這就是內存對齊的結果。
為什么要進行內存對齊呢？
- 平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能訪問任意地址上的任意數據的；某些硬件平台只能在某些地址處取某些特定類型的數據，否則拋出硬件異常。
- 性能原因：數據結構(尤其是棧)應該盡可能地在自然邊界上對齊。原因在於，為了訪問未對齊的內存，處理器需要作兩次內存訪問；而對齊的內存訪問僅需要一次訪問。 本文地址
編譯器一般按照幾個字節對齊呢？本文中兩個編譯器默認按照類中最大類型長度來對齊，我么也可以使用語句#pragma pack(i)(i = 1,2,4,8,16)來設置對齊字節數目，vs還可以在項目屬性-配置屬性-c/c++-代碼生成-結構成員對齊設置。
對齊規則如下：
- 如果設置了內存對齊為 i 字節，類中最大成員對齊字節數為j，那么整體對齊字節n = min(i, j) （某個成員的對齊字節數定義：如果該成員是c++自帶類型如int、char、double等，那么其對齊字節數=該類型在內存中所占的字節數；如果該成員是自定義類型如某個class或者struct，那個它的對齊字節數 = 該類型內最大的成員對齊字節數《詳見實例4》）
- 每個成員對齊規則：類中第一個數據成員放在offset為0的位置；對於其他的數據成員（假設該數據成員對齊字節數為k），他們放置的起始位置offset應該是 min(k, n) 的整數倍
- 整體對齊規則：最后整個類的大小應該是n的整數倍
- 當設置的對齊字節數大於類中最大成員對齊字節數時，這個設置實際上不產生任何效果（實例2）；當設置對齊字節數為1時，類的大小就是簡單的把所有成員大小相加
我們通過以下幾個實例來分析
實例1：（沒有指定對齊字節，則n = 最大成員（int i）的大小4）
class node
{
char c; //放在位置0，位置區間[0]
int i; //4 = n, 那么放置起始位置應該是4的倍數，即4，位置區間為[4~7]
short s; //2 < n，那么放置起始位置應該是2的倍數，即8，位置區間為[8~9]
}
此時成員共占用[0~9]10個字節，還要整體對齊，大小應該是4的倍數，即12
實例2：（假設指定對齊字節為8，那么n = min(8,4) = 4）
class node
{
int i; //放在位置0，位置區間[0~3]
char c; //1 < n, 那么放置起始位置應該是1的倍數，即4，位置區間為[4]
short s; //2 < n，那么放置起始位置應該是2的倍數，即6，位置區間為[6~7]
}
成員共占據[0~7]8個字節，剛好是4的倍數，因此大小是8
實例3：（假設指定對齊字節是2，則n = min(2,4) = 2）
class node
{
char c; //放在位置0，位置區間[0]
int i; //4 > n, 那么放置起始位置應該是2的倍數，即2，位置區間為[2~5]
short s; //2 = n，那么放置起始位置應該是2的倍數，即6，位置區間為[6~7]
}
此時成員共占用[0~7]8個字節，剛好是4的倍數，因此大小是8
實例4：（按照默認設置）
class temp
{
char c;
int i;
short s1;
};
由實例1可知，默認對齊情況下，temp的大小是12，temp的對齊字節數是：三個成員取最大的，即為4；
對於node，n = 其三個成員對齊字節數取最大，即等於t的對齊字節數，也就是 4。
class node
{
char c; //放在位置0，位置區間[0]
temp t; //4（temp的對齊字節數） = n, 那么放置起始位置應該是4的倍數，即4，位置區間為[4~15]
short s; //2 < n，那么放置起始位置應該是2的倍數，即16，位置區間為[16~17]
}
此時成員共占用[0~17]18個字節，還要整體對齊，大小應該是4的倍數，因此大小是20
實例5：（默然設置）
對於node，n = 其三個成員對齊字節數取最大，即等於d的對齊字節數，也就是 8。
class node
{
temp t; //放在位置0，位置區間[0~11]
double d; //8（temp的對齊字節數） = n, 那么放置起始位置應該是8的倍數，即16，位置區間為[16~23]
short s; //2 < n，那么放置起始位置應該是2的倍數，即24，位置區間為[24~25]
}
此時成員共占用[0~25]26個字節，還要整體對齊，大小應該是8的倍數，因此大小是32.
類繼承時的內存對齊
考慮如下類
class A
{
int i;
char c1;
}
class B:public A
{
char c2;
}
class C:public B
{
char c3;
}
sizeof(C)結果是多少呢，gcc和vs給出了不同的結果，分別是8、16
gcc中：C相當於把所有成員i、c1、c2、c3當作是在一個class內部，(先繼承后對齊)
vs中：對於A，對齊后其大小是8；對於B，c2加上對齊后的A的大小是9，對齊后就是12；對於C，c3加上對齊后的B大小是13，再對齊就是16 (先對齊后繼承)
關於c++對象繼承后的內存布局，更詳細的分析可以《深度探索參考c++對象模型》第三章
參考資料：
zhyjunfov的ChinaUnix博客：gcc的內存對齊
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