一、何为内存对齐

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”对你就不应该再模糊了。

二、如何内存对齐

每个特定平台上都有自己的默认“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”。ios中默认系数为8。

对齐规则：

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min(对齐系数，自身长度)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min(对齐系数，最大数据成员长度)进行。
   下面举个🌰：

struct Struct1 {
    char a;     // 1
    double b;   // 8
    int c;      // 4
    short d;    // 2
} MyStruct1;

struct Struct2 {
    double b;   // 8
    int c;      // 4 
    char a;     /
    short d;    // 2
} MyStruct2;

NSLog(@"%lu-%lu",sizeof(MyStruct1),sizeof(MyStruct2));

上面的输出结果为：

24-16

那么是为什么两个结构体的大小输出不一致呢，我们可以按照上面的两条原则进行分析。
先分析Struct1：

• 根据原则1, a为第一个数据成员房子offset为0位置，占据一个字节大小。
• b为第二个数据成员，它按照min(8,8)=8对齐，即a后面需要补足7位，使b的起始位置为8，b占据的位置为8-15。
• 以此类推，c按照min(8,4)=4对齐，c的起始位置为16，占据16-19的位置。
• d按照min(8,2)=2对齐，占据20-21的位置。
• 此时Struct1的大小为22。又根据原则2，结构自身也要根据min(8,8)=8对齐，所以需要在后边补足两位，构成8的倍数，即24。

分析完Struct1，即可同理分析出Struct2的大小了。

• b从0开始，占据8位，位置为0-7。
• c从8开始，占据4位，位置为8-11。
• a的起始位置为12，占据一个字节大小。占据12位置
• d按照min(8,2)=4对齐，a后面需要补一位，d从14开始，占据位置为14-15。
• 此时Struct2大小为16，刚好满足原则2。

三、为何要内存对齐

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：经过内存对齐后，CPU的内存访问速度大大提升。具体原因请往继续下看。
   在普通程序员心目中的内存印象，由一个个的字节组成，而CPU并不是这么看的。CPU把内存当成是一块一块的，块的大小可以是2，4，8，16字节大小，因此CPU在读取内存时是一块一块进行读取的。块大小成为memory access granularity（内存读取粒度） 。
   举个🌰假设CPU要读取一个int型4字节大小的数据到寄存器中，分两种情况讨论：
   a. 数据从0字节开始
   当该数据是从0字节开始时，很CPU只需读取内存一次即可把这4字节的数据完全读取到寄存器中。
   b.数据从1字节开始
   当该数据是从1字节开始时，问题变的有些复杂，此时该int型数据不是位于内存读取边界上，这就是一类内存未对齐的数据。此时CPU先访问一次内存，读取0—3字节的数据进寄存器，并再次读取4—5字节的数据进寄存器，接着把0字节和6，7，8字节的数据剔除，最后合并1，2，3，4字节的数据进寄存器。对一个内存未对齐的数据进行了这么多额外的操作，大大降低了CPU性能。当然，实际情况可能更复杂。