一、什么是內存對齊？
內存對齊是一種在計算機內存中排列數(shù)據(jù)（表現(xiàn)為變量的地址）、訪問數(shù)據(jù)（表現(xiàn)為CPU讀取數(shù)據(jù)）的一種方式。
它包含了兩種相互獨立又相互關聯(lián)的部分：基本數(shù)據(jù)對齊和結構體數(shù)據(jù)對齊 。
二、為什么要進行內存對齊？
1、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(shù)據(jù)的；某些硬件平臺只能在某些地址處取某些特定類型的數(shù)據(jù)，否則拋出硬件異常。
2、性能原因：數(shù)據(jù)結構(尤其是棧)應該盡可能地在自然邊界上對齊。原因在于，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。
說的通俗點就是方便讀取，速度快。
三、內存對齊原則：
1、數(shù)據(jù)成員對?規(guī)則：結構(struct)(或聯(lián)合(union))的數(shù)據(jù)成員，第一個數(shù)據(jù)成員放在offset為0的地方，以后每個數(shù)據(jù)成員存儲的起始位置要從該成員大小或者成員的子成員大小(只要該成員有子成員，比如說是數(shù)組，結構體等)的整數(shù)倍開始（比如int為4字節(jié),則要從4的整數(shù)倍地址開始存儲）。下面咱們用（m, n）來理解一下，其中m為內存的起始位置，n為當前成員的內存大小，m，n一定要滿足m%n==0。
2、結構體作為成員：如果一個結構里有某些結構體成員，則結構體成員要從其內部最大元素大小的整數(shù)倍地址開始存儲(struct a里存有struct b，b里有char、int 、double等元素,那b應該從8的整數(shù)倍開始存儲。)
3、收尾工作：結構體的總大小，也就是sizeof的結果，必須是其內部最大成員的整數(shù)倍，不足的要補?。
各位同學，能理解上面這些原則嗎，反正光看文字我是理解不了，沒關系，咱們是程序員，咱們可以用代碼來解釋。
四、數(shù)據(jù)成員結構體內存分析
struct Struct1 {
double a; // 8
char b; // 1
int c; // 4
short d; // 2
}struct1;
struct Struct2 {
double a; //8
int b; //4
char c; //1
short d; //2
}struct2;
NSLog(@"結果為：%lu-%lu",sizeof(struct1),sizeof(struct2));
咱們來看下打印結果
結果為：24-16
為什么會出現(xiàn)不同的結果呢，咱們來分析一下，不過在分析代碼之前呢咱們先看下各個類型的內存大小
下面咱們來分析一下
Struct1的結果：
- 首先
Struct1中以double開始，在內存中的地址是0~7。 - 接下來是
char，char占用內存大小為1字節(jié)，此時在內存中的起始地址為8，此時8%1==0表示可以從此位置開始存放char，在內存中的地址是8。 - 然后是
int，int占用內存大小為4字節(jié)，此時在內存中的起始位置為9，但是現(xiàn)在9%4 != 0，所以此時只能向后移，找到一個能被4整除的數(shù)，下一個能被4整除的數(shù)是12，所以此時int的起始位置為12，長度為4字節(jié)，在內存中的地址是12~15。 - 最后是
short，short占用內存2字節(jié)，此時內存中的起始位置為16，16%2==0成立，所以short在內存中的起始位置是16，長度為2，在內存中的地址是16~17。
由上述結果可得Struct1在內存中占用18個字節(jié)，根據(jù)內存對齊第三條原則，Struct1內部最大成員為double為8字節(jié)，所以Struct1最終占用的內存大小為24字節(jié)。由此可以得出下圖：Struct1內存分布圖
同理，我們再來分析一下Struct2的結果：
- 首先
Struct2中以double開始，在內存中的地址是0~7。 - 然后是
int，int占用內存大小為4字節(jié)，此時在內存中的起始位置為8，8%4 == 0等式成立，所以此時int的起始位置為8，長度為4字節(jié)，在內存中的地址是8~11。 - 接下來是
char，char占用內存大小為1字節(jié)，此時在內存中的起始地址為12，此時12%1==0等式成立表示可以從此位置開始存放char，在內存中的地址是12。 - 最后是
short，short占用內存2字節(jié)，此時內存中的起始位置為13，13%2==0等式不成立，需要向后移，找到一個能被2整除的數(shù)，所以short在內存中的起始位置是14，長度為2，在內存中的地址是14~15。
有上述結果可得Struct2在內存中占用16個字節(jié)，根據(jù)內存對齊原則第三條，Struct2內部最大成員為double為8字節(jié)，所以Struct2最終占用的內存大小為16字節(jié)。由此可得出下圖：
Struct2內存分布圖
這就是Struct1和Struct2結果不同的原因。
由此我們可以得出結論：結構體所占內存大小與結構體內部的成員變量的順序有關。
五、嵌套結構體內存分析
struct Struct3 {
double a; //8
char b; //4
struct Struct1 c; //24
short d; //2
}struct3;
struct Struct4 {
double a; //8
char b; //1
short c; //2
struct Struct2 d; //16
}struct4;
NSLog(@"結果為：%lu-%lu",sizeof(struct3),sizeof(struct4));
咱們來看下打印結果
結果為：48-32
我們來分析下Struct3的結果:
- 首先
Struct3中以double開始，在內存中的地址是0~7。 - 接下來是
char，char占用內存大小為1字節(jié)，此時在內存中的起始地址為8，此時8%1==0等式成立表示可以從此位置開始存放char，在內存中的地址是8，在內存中的地址是8。 - 然后是結構體
Struct1，由上面的結論得知Struct1的大小為24字節(jié)，此時在內存中的起始地址為9，根據(jù)內存對齊原則第二條得知需從其內部最大元素大小的整數(shù)倍地址開始存儲，Struct1中最大的為double占8字節(jié)，9%8 == 0不成立，所以取最近的一個能被8整除的數(shù)為16，所以Struct1在內存中的起始位置為16，長度為24，在內存中的地址是16~39。 - 最后是
short，short占用內存2字節(jié)，此時內存中的起始位置為40，40%2==0等式成立，起始位置是40，長度為2，在內存中的地址是40~41。
有上述結果可得Struct3在內存中占用42個字節(jié)，根據(jù)內存對齊原則，Struct3內部包括子成員Struct1內部最大成員為double為8字節(jié)，所以Struct3最終占用的內存大小為48字節(jié)。由此可得出下圖：Struct3內存分布圖
我們來分析下Struct4的結果:
- 首先
Struct4中以double開始，在內存中的地址是0~7。 - 接下來是
char，char占用內存大小為1字節(jié)，此時在內存中的起始地址為8，此時8%1==0等式成立表示可以從此位置開始存放char，在內存中的地址是8，在內存中的地址是8。 - 然后是
short，short占用內存2字節(jié)，此時內存中的起始位置為9，9%2==0等式不成立，其后能被2整除的數(shù)為10，那么起始位置是10，長度為2，在內存中的地址是10~11。 - 最后是結構體
Struct2，由上面的結論得知Struct2的大小為16字節(jié)，此時在內存中的起始地址為12，根據(jù)內存對齊原則第二條得知需從其內部最大元素大小的整數(shù)倍地址開始存儲，Struct2中最大的為double占8字節(jié)，12%8 == 0不成立，所以取最近的一個能被8整除的數(shù)為16，所以Struct2在內存中的起始位置為16，長度為16，在內存中的地址是16~31。
有上述結果可得Struct4在內存中占用32個字節(jié)，根據(jù)內存對齊原則，Struct4內部包括子成員Struct1內部最大成員為double為8字節(jié)，所以Struct4最終占用的內存大小為32字節(jié)。由此可得出下圖：Struct4內存分布圖
以上就是我對內存對齊原則的理解，如果有不同意見的同學歡迎留言給我。
