一、结构体描述

结构体对齐是C/C++优化结构体内存排布的一种机制，它的出现是为了解决跨总线寻址的问题。

例如对于以下结构：

struct stu {
    char a;
    int b;
};

如果不执行结构体对齐，它在内存中的排布应该是这样的：

对于字段b而言，它占四个字节，跨了两个总线地址，如果要取出b的值就要寻址两次。而如果把结构设计成以下形式：

对b的访问就只用寻址一次了，所以，为了减少cpu消耗，编译器会对结构进行优化，会对内存进行对齐。

二、对齐原则

结构体对齐遵循的原则：

1. 第一个成员的首地址为0，每个成员的首地址是自身大小的整数倍，不够时填充空字节
2. 结构体总大小是结构体中最大元素的整数倍，存在结构体嵌套时，最大元素是内部的结构体成员而不是这个结构体

2.1 规则一

struct Stu {
    char name[7];
    int age;
    char sex;
    short id;
    int friends;
};

1. name成员放在Stu成员的最开始，它占了7个字节，位于0-6
2. age占四个字节，它本应该从第7个字节存放，但是7不能整除age的大小，它被放在第8个字节
3. sex占一个字节，放在第12位
4. id占两个字节，本应放在第13字节，但13无法整除2，此时会在id前面填充一个字节对齐
5. friends放在第16个字节开始

使用vs查看内存分布可以看到，name和sex后面被填充了一个字节：

1>class Stu    size(20):
1>    +---
1> 0    | name
1>      | <alignment member> (size=1)
1> 8    | age
1>12    | sex
1>      | <alignment member> (size=1)
1>14    | id
1>16    | friends
1>    +---

2.2 规则二

struct Nginx {
    struct Stu stu;
    char c;
};

当结构体中包含结构体时，此时最大的元素是name，它对齐后占8个字节，为了维持对齐的特性，会在Nginx成员后面继续填充：

1>class Nginx    size(24):
1>    +---
1> 0    | Stu stu
1>20    | c
1>      | <alignment member> (size=3)
1>    +---

可以看到c后面填充了八个字节。