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相信大家都聽說過內存對齊的概念，不過這里還是通過一個現象來引出本篇話題。
一、求一個結構體的size
猜下下面這個結構體會占用多少字節
type S struct {
B byte // Go中一個byte占1字節，int32占4個字節，int64占8個字節
I64 int64
I32 int32
}
是不是以為是1+8+4 = 13個字節？寫段代碼驗證下：
type S struct {
B byte
I64 int64
I32 int32
}
func main() {
s := S{}
fmt.Printf("s size:%d\n", unsafe.Sizeof(s))
}
輸出：
s size:24
與預想顯然不同，這是為什么呢？答案是編譯器替我們做了內存對齊。
二、什么是內存對齊
要理解這個問題需要先了解一下字長的概念以及內存的物理結構
2.1 字長
在計算器領域，對於某種特定的計算機設計而言，字（word）是用於表示其自然的數據單位的術語。在這個特定計算機中，字是其用來一次性處理事務的一個固定長度的位（bit）組。一個字的位數即為字長。
字長在計算機結構和操作的多個方面均有體現，計算機中大多數寄存器（這里應該是指通用寄存器）的大小是一個字長。
上面這段話可能太過於概念化不太好理解，那么請看下面的這段64位機器上的GUN匯編器語法的匯編代碼：
movq (%ecx) %eax
這段匯編代碼是將eax這個寄存器中的數據作為地址訪問內存，並將內存中的數據加載到eax寄存器中。
我們可以看到mov指令的后綴是q，意味着該指令將加載一個64位的數據到eax寄存器中，這樣一條指令可以操作一個64位的數據，說明該機器的字長為64位，同時這段代碼能夠執行則說明我們機器上的CPU中的eax寄存器必定是64位的，而一條指令能夠從內存中加載一個64位的數據也說明了數據總線的位寬也為64位，說明了我們的CPU可以一次從內存中加載8個字節的數據。
2.2 64位內存物理結構
內存是由若干個黑色顆粒組成的，每個內存顆粒叫做一個chip，每個chip是由8個bank組成，每個bank是二維平面上的矩陣，矩陣中的每個元素保存1個字節也就是8個bit。
對於內存中連續的8個字節比如0x0000-0x0007，並非位於一個bank上，而是位於8個bank上，每個bank保存一個字節，8個bank像是垂直疊在一起，物理上它們並不是連續的。
之所以這樣設計是基於電路工作效率考慮，這樣的設計可以並行取8個字節的數據，如果想取址0x0000-0x0007，每個bank只需要工作一次就可以取到，IO效率比較高，如果這8個字節在同一個bank上則需要串行讀取該bank8次才能取到。
結合上面的結構圖可以看到0x0000-0x0007是一列，0x0008-0x000F是另外一列，如果從內存中取8-15字節的數據也可以一次取出來，但如果我們要取1-9的數據就需要先取0-7的數據，再取8-15的數據然后拼起來，這樣的話就會產生兩次內存IO。所以基於性能的考慮某些CPU會強制只能讀取8的倍數的內存，而這也導致了編譯器再此類平台上編譯時必須做內存對齊。
2.3 再來看結構體size的問題
以下均以64位平台，即：64位寬內存以及64位cpu(數據總線64位，寄存器64位)為前提
type S struct {
B byte
I64 int64
I32 int32
}
在不了解內存對齊前我們可能會簡單以為結構體在內存中可能是這樣排列的：
總共占用13個字節。我們可以看到 I64 這個字段的內存地址是1-8，而在64位平台上為了將這個字段加載到寄存器中，CPU需要兩次內存IO。
但做內存對齊后：
總共占用20個字節，I64這個字段的內存地址是8-15，為了將這個字段加載到寄存器中，只需要一次內存IO即可。
我們寫段代碼驗證下是否真的占用了20個字節：
type S struct {
B byte
I64 int64
I32 int32
}
func main() {
s := S{}
fmt.Printf("s size: %d, align: %d\n", unsafe.Sizeof(s), unsafe.Alignof(s))
}
輸出：
s size: 24, align: 8
程序輸出了24，而非上面我們以為的20，這是怎么回事呢？原因是結構體本身也必須要做對齊，它必須在后面再額外占用4個字節以使自己的size為8的倍數。
上面的結構體如果后面跟一個4字節的變量的話理論上說不用對齊也能保證一次內存IO就可加載，所以結構體對齊的根本原因目前我還不是特別能理解，可能為編譯器做的優化，了解的同學歡迎在評論區指點一下
我們再調整下結構體的聲明：
type S struct {
B byte
I32 int32
I64 int64
}
再做內存對齊的話該結構體在內存中應該就是下面這個樣子了：
這時總共占用16個字節，相比較上面我們節省了8個字節。
寫段代碼驗證下：
type S struct {
B byte
I32 int32
I64 int64
}
func main() {
s := S{}
fmt.Printf("s size:%v, s.B地址:%v, s.I32地址:%v, s.I64地址:%v\n", unsafe.Sizeof(s), &s.B, &s.I32, &s.I64)
}
輸出結果:
s size:16, s.B地址:0xc0000b4010, s.I32地址:0xc0000b4014, s.I64地址:0xc0000b4018
確實占用了16字節，但貌似I32這個字段跟我們預想的不太一樣，它被對齊到了4的倍數地址上，而非緊跟在B后邊，這大概是編譯器考慮到用戶可能使用32位cpu/內存而導致的，目前沒有查到相關資料姑且這么認為吧。