内存对齐要求数据按特定边界存储，编译器通过填充字节满足该要求，导致结构体大小增加；通过调整成员顺序（从大到小排列）可减少填充，优化内存使用；C++11提供alignas和alignof支持显式控制对齐，#pragma pack可压缩结构体但可能影响性能。
在C++中，对象在内存中的布局不仅影响程序的功能，还直接影响性能和内存使用效率。内存对齐与填充是编译器自动处理的关键机制，理解它们有助于编写更高效、可移植的代码。
内存对齐的基本原理
现代CPU访问内存时，通常要求数据按特定边界对齐。例如，4字节的int通常要求起始地址是4的倍数，8字节的double要求地址是8的倍数。这种要求称为内存对齐。如果数据未对齐，可能导致性能下降，甚至在某些架构上引发硬件异常。
编译器会自动为每个成员变量选择合适的对齐方式，通常等于其自身大小（如int对齐为4，double对齐为8）。结构体或类的整体对齐值等于其成员中最大对齐值。
填充（Padding）如何发生
为了满足对齐要求，编译器会在成员之间或末尾插入未使用的字节，称为填充字节。例如：
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struct Example {char a; // 1字节，对齐1
int b; // 4字节，对齐4 → 此处插入3字节填充
double c; // 8字节，对齐8 → 前面已有8字节，需再填充4字节对齐
};
实际内存布局：
- byte 0: a
- bytes 1–3: 填充
- bytes 4–7: b
- bytes 8–11: 填充
- bytes 12–19: c
总大小为24字节（末尾也可能填充以满足整体对齐），而不是1+4+8=13。
优化结构体布局减少填充
通过调整成员顺序，可以显著减少填充，节省内存。一般建议：将成员按对齐要求从大到小排列。
优化后的版本：
struct Optimized {double c; // 8字节，对齐8
int b; // 4字节，对齐4
char a; // 1字节，对齐1
};
布局：
- bytes 0–7: c
- bytes 8–11: b
- byte 12: a
- bytes 13–15: 末尾填充（使总大小为16，满足8字节对齐）
总大小为16字节，比原来的24字节节省了三分之一。
控制对齐的工具与技巧
C++11引入了标准对齐控制语法，允许显式指定对齐方式：
-
alignas：指定变量或类型的对齐值。例如：
alignas(16) int x;
-
alignof：获取类型的对齐值，如
alignof(double)
通常为8。
也可以使用编译器特定的指令（如
#pragma pack）来压缩结构体，减少填充： #pragma pack(push, 1)
struct Packed {
char a;
int b;
double c;
};
#pragma pack(pop)
这样结构体总大小为13字节，但访问可能变慢，甚至在某些平台上不安全，应谨慎使用。
基本上就这些。合理安排成员顺序，理解对齐规则，必要时使用标准对齐控制，能在保持性能的同时有效减少内存开销。
