内存对齐是C++中提升访问效率的机制，编译器按数据类型大小整数倍地址存放数据，结构体中通过填充字节满足成员对齐要求，总大小为最大成员对齐数的整数倍，可使用alignas、alignof或#pragma pack控制对齐方式。
内存对齐（Memory Alignment）是C++中编译器为了提高内存访问效率，按照特定规则将数据在内存中按一定地址边界存放的机制。现代CPU在读取对齐的数据时速度更快，甚至某些架构要求必须对齐，否则会触发硬件异常。
内存对齐的基本原理
计算机系统通常以字节为单位寻址，但处理器访问内存时往往以“字”（word）为单位，比如4字节或8字节。当一个数据类型存放在其大小整数倍的地址上时，就称为“自然对齐”。
例如：
- char（1字节）可以放在任意地址（1字节对齐）
- short（2字节）应放在偶数地址（2字节对齐）
- int（4字节）应放在4的倍数地址（4字节对齐）
- double（8字节）通常需8字节对齐
如果数据未对齐，CPU可能需要多次内存访问才能读取完整数据，降低性能，甚至出错。
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结构体中的内存对齐规则
在结构体（struct）中，内存对齐会影响整体大小。编译器会在成员之间插入填充字节（padding），使每个成员满足其对齐要求。
常见规则包括：
- 每个成员按自身对齐模数对齐（通常是自身大小）
- 整个结构体的总大小必须是对齐模数最大的成员的整数倍
- 编译器默认使用#pragma pack(n) 控制最大对齐边界（如n=4或8）
struct Example {
char a; // 1字节，偏移0
int b; // 4字节，需4字节对齐 → 偏移从4开始（中间填充3字节）
short c; // 2字节，需2字节对齐 → 偏移8
}; // 总大小：12字节（最后补齐到4的倍数？不一定，取决于最大对齐）
实际大小取决于最大成员对齐方式。上面结构体最大对齐是4（int），总大小为12字节。
内存对齐的作用与意义
内存对齐主要带来以下好处：
- 提升访问速度：对齐数据能被CPU一次性读取，减少内存访问次数
- 避免硬件异常：部分架构（如ARM）访问未对齐数据会触发SIGBUS错误
- 兼容性保障：确保跨平台、跨编译器的数据布局一致
- 优化缓存利用率：合理对齐有助于更好地利用CPU缓存行
如何控制内存对齐
C++11起提供了标准方式控制对齐：
- alignas：指定变量或类型的对齐方式
- alignof：获取类型的对齐要求
alignas(16) char buffer[10]; // 按16字节对齐
struct alignas(8) Vec3 {
float x, y, z;
};
static_assert(alignof(Vec3) == 8);
也可使用编译器指令如 #pragma pack 来紧凑排列结构体（牺牲性能换空间）：
#pragma pack(push, 1)
struct PackedStruct {
char a;
int b;
short c;
}; // 总大小 = 7 字节，无填充，但访问可能变慢
#pragma pack(pop)
基本上就这些。理解内存对齐有助于写出高效、可移植的C++代码，尤其在系统编程、嵌入式开发和高性能计算中尤为重要。不复杂但容易忽略。
