在C语言程序开发中，有时有经验的程序员会提起“内存对齐”一词，事实上，这也是C语言中结构体的size不等于它所有成员size之和的原因（C语言中的结构体的size，并不等于它所有成员size之和，为什么？），那么，C语言程序为什么要“内存对齐”呢？
C语言程序为什么要“内存对齐”呢？
为什么要“内存对齐”？
C语言编译器在处理代码时，常常会将一些变量的内存对齐，这其实主要是因为底层处理器的限制。对于多数处理器而言，每次访问的数据并不是越少越好：例如，有的处理器每次访问4个字节数据，要比访问1个字节数据效率高得多。
针对这样的情况，一些C语言编译器会将代码中的变量地址对齐，目的就是让处理器能够更加高效的访问这些变量。甚至有些严格的处理器或者系统，在处理未进行内存对齐的数据时，根本无法正常运行（buserror等）。
为什么要“内存对齐”？
因此，对于C语言程序中的一些数据而言，进行“内存对齐”至少有以下几点好处：
程序的执行效率提高
现代处理器一般都有多个级别的高速缓存，处理器访问这些高速缓存里的数据的效率要比访问内存里的数据效率高得多（就像处理器访问内存里的数据，比访问磁盘里的数据效率高得多一样。）。
就像上面介绍以的一样，一般来说，CPU总是以字大小（32位处理器上常常为4个字节）访问数据，所以如果数据没有内存对齐，CPU访问这些数据时，可能就需要执行更多次的读取操作才行。在这样的机器上，读取2个字节数据往往比读取4个字节数据慢得多。
CPU总是以字大小访问数据
假设在C语言程序开发中，我们在内存里定义了下面这样的数据结构：
structmystruct{
charc;//onebyte
inti;//fourbytes
shorts;//twobytes
}
在32位处理器上，上述数据结构可能会被按照下图这样排列（即所谓的“内存对齐”）：
上述数据结构可能会被按照这样排列
此时，处理器访问结构体mystruct的任意一个成员都只需一次访问。如果没有内存对齐，mystruct的各个成员在内存中紧密排列，如下图：
在内存中紧密排列
此时，如果处理器需要从0x05处读取16位数据，处理器将不得不从0x04处读取一个字（这里等于4字节），然后左移一个字节，将结果放入16位寄存器中。
如果处理器需要从0x01处读取32位数据，效率就降低至少2倍了：处理器不得不从0x00处读取一个字，并且左移一个字节，然后从0x04处再读取一个字，并且右移3个字节，最终使用OR位运算将两次读取结果拼接，才能达成目的。
访问范围提高
访问范围提高
对于任意给定的地址空间，如果体系架构可以确定2个LSB总是0（例如32位机器），那么它可以访问4倍多的内存（2个位能够表示4个不同状态）。从一个地址中去掉2个LSB，将得到4字节的内存对齐，或者说“跨距”，因为地址每增加一，它就有效的增加bit2，而不是bit0。（鉴于低2位总是00）
这甚至会影响系统的物理设计：如果地址总线的需要少2位，CPU上的管脚就可以少2个。
原子性的保障
前面提到CPU每次访问数据的宽度是一个字，如果C语言程序中的数据总是内存对齐的，那么CPU访问数据总是原子性的，这对于许多无锁数据结构和其他并发需求的正确操作至关重要。
小结
事实上，本节只是粗浅讨论，处理器的内存系统比这里描述的要复杂得多，涉及的内容也要复杂得多。不过，我们至少已经知道，在C语言程序中坚持内存对齐还是有很多好处的。
点个赞再走吧
欢迎在评论区一起讨论，质疑。文章都是手打原创，每天最浅显的介绍C语言、linux等嵌入式开发，喜欢我的文章就
