本次主要討論三個問題：
- 什么是內存對齊
- 內存對齊的好處
- 如何對齊
內存對齊
內存對齊是一種提高內存訪問速度的策略。編譯器為程序中的每個數據單元安排在適當的位置上。計算機系統(tǒng)對基本類型數據在內存中存放的位置有限制，它們要求這些數據的首地址的值是某個數M（通常是4或8，Windows中默認對齊數為8，Linux中默認對齊數為4）；為了提高程序的性能，數據結構，特別是棧，應盡可能在自然邊界上對齊，經過對齊后，cpu的內存訪問速度大大提升。
內存的自然對齊，每一種數據類型都必須放在地址中的整數倍上。例如：地址4可以放char(1)類型，可以放int(4)型，可以放short(2)型，但是不能存放double(8)型，僅僅因為4不是8的整數倍。地址3能存放char型，但是其他int，short，double都不能存放。有一個特殊地址，就是0，它可以是任何類型的整數倍，所以可以存放任何數據。根據這個規(guī)則，那么在分配一大塊包含很多變量的內存的時候，會產生很多碎片。
內存對齊的好處
為了提高效率，計算機從內存中取數據是按照一個固定長度的來取的。以32位機為例，它每次取32個位，也就是4個字節(jié)（每字節(jié)8個位，計算機基礎知識）。每個總線周期都是從偶地址開始讀取32位的內存數據，如果數據存放地址不是從偶數開始，則可能出現需要兩個總線周期才能讀取到想要的數據。
以int型數據為例，如果它在內存中存放的位置按4字節(jié)對齊，也就是說1個int的數據全部落在計算機一次取數的區(qū)間內，那么只需要取一次就可以了。如果不對齊，很不巧，這個int數據剛好跨越了取數的邊界，這樣就需要取兩次才能把這個int的數據全部取到，這樣效率也就降低了。
另外一個是平臺原因(移植原因)， 不是所有的硬件平臺都能訪問任意地址上的任意數據的；某些硬件平臺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。
另外，不同的編譯器可能會對內存的分布進行優(yōu)化，但這屬于編譯器的問題，暫不做過多討論。
如何對齊
以struct為例：
struct A{
char a;
int b;
short c;
}
在32位機器上char 占1個字節(jié)，int 占4個字節(jié)，short占2個字節(jié)，一共占用7個字節(jié)，但實際上并非如此。測試輸出的結果是A: 12, 比計算的7多了5個字節(jié)。這個就是因為編譯器在編譯的時候進行了內存對齊導致的。
內存對齊主要遵循下面三個原則:
結構體變量的起始地址能夠被其最寬的成員大小整除
結構體每個成員相對于起始地址的偏移能夠被其自身大小整除，如果不能則在前一個成員后面補充字節(jié)
結構體總體大小能夠被最寬的成員的大小整除，如不能則在后面補充字節(jié)
在內存中，編譯器按照成員列表順序分別為每個結構體變量成員分配內存，當存儲過程中需要滿足邊界對齊的 要求時，編譯器會在成員之間留下額外的內存空間。如char=1，short=2，int=4，double=8。所謂自對齊，指的是該成員的起始位置的內存地址必須是它自身長度的整數倍。如int只能以0,4,8這類的地址開始。
編譯器在編譯的時候是可以指定對齊大小的，實際使用的有效對齊其實是取指定大小和自身大小的最小值，一般默認的對齊大小是4。結構體的有效對齊值規(guī)定如下：
1）當未明確指定時，以結構體中最長的成員的長度為其有效值
2）當用#pragma pack(n)指定時，以n和結構體中最長的成員的長度中較小者為其值
3）當用__attribute__ ((__packed__))指定長度時，強制按照此值為結構體的有效對齊值
如果默認的對齊大小是4，結構體a的其實地址為0x0000，能夠被最寬的數據成員大小(這里是int， 大小為4，有效對齊大小也是4)整除，故char a的從0x0000開始存放占用一個字節(jié)即0x0000~0x0001，然后是int b，其大小為4，需要滿足第二個原則，從0x0004開始，所以在char a后填充三個字節(jié)，因此a對齊后占用的空間是0x0000~0x0003，b占用的空間是0x0004~0x0007, 然后是short c其大小是2，故從0x0008開始占用兩個字節(jié)，即0x0008~0x000A。 此時整個結構體占用的空間是0x0000~0x000A， 占用11個字節(jié)，11%4 ！= 0, 不滿足第三個原則，所以需要在后面補充一個字節(jié)，即最后內存對齊后占用的空間是0x0000~0x000B，一共12個字節(jié)。
當前的使用
內存對齊本身對程序員來說是透明的，即程序員該取變量就取變量，該存就存，編譯程序時編譯器會把變量按本身的平臺進行對齊。但如果你要寫一個內存池(如boost的ordered_pool)，或者使用了reinterpret_cast這種對內存直接進行操作的函數，這方面還是要注意一下的，即使CPU支持，效率也會受到影響。
swift 的 json轉換工具庫 HandyJSON做處理時為了繞過反射賦值，直接寫入內存，就用到了內存對齊。類實例的屬性并不是直接按照各自占位大小依次往下排列的，和C/C++一樣，Swift中實例內存布局也考慮了內存對齊。對齊的規(guī)則為，每個字段的起始地址必須為alignment值的整數倍。以此來計算下一個字段起始地址。
