1、什么是内存对齐
还是用一个例子带出这个问题，看下面的小程序，理论上，32位系统下，int占4byte，char占一个byte，那么将它们放到一个结构体中应该占4+1=5byte；但是实际上，通过运行程序得到的结果是8 byte，这就是内存对齐所导致的。
//32位系统
#include<stdio.h>
struct{
int x;
char y;
}s;
int main()
{
printf("%d\n",sizeof(s); // 输出8
return 0;
}
现代计算机中内存空间都是按照 byte 划分的，从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始，但是实际的计算机系统对基本类型数据在内存中存放的位置有限制，它们会要求这些数据的首地址的值是某个数k（通常它为4或8）的倍数，这就是所谓的内存对齐。
2、为什么要进行内存对齐
1.尽管内存是以字节为单位，但是大部分处理器并不是按字节块来存取内存的.它一般会以双字节,四字节,8字节,16字节甚至32字节为单位来存取内存，我们将上述这些存取单位称为内存存取粒度。（平台原因）
2.现在考虑4字节存取粒度的处理器取int类型变量（32位系统），该处理器只能从地址为4的倍数的内存开始读取数据。
3.假如没有内存对齐机制，数据可以任意存放，现在一个int变量存放在从地址1开始的连续四个字节地址中，该处理器去取数据时，要先从0地址开始读取第一个4字节块,剔除不想要的字节（0地址）,然后从地址4开始读取下一个4字节块,同样剔除不要的数据（5，6，7地址，也就是它占了地址1~3和地址4，但是0~3，4~7都是它的）,最后留下的两块数据合并放入寄存器，这需要做很多工作。
现在有了内存对齐的，int类型数据只能存放在按照对齐规则的内存中，比如说0地址开始的内存。那么现在该处理器在取数据时一次性就能将数据读出来了，而且不需要做额外的操作，提高了效率。
3、内存对齐规则
1.每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”（也叫对齐模数）。gcc中默认#pragma pack(4)，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。
2.有效对齐值：是给定值#pragma pack(n)和结构体中最长数据类型长度中较小的那个min{max{#pragma pack(n)},max{struct}}。有效对齐值也叫对齐单位。
3.了解了上面的概念后，我们现在可以来看看内存对齐需要遵循的规则：
(1) 结构体第一个成员的偏移量（offset）为0，以后每个成员相对于结构体首地址的 offset 都是该成员大小与有效对齐值中较小那个的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节。
(3) 结构体的总大小为有效对齐值的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节。
下面给出几个例子以便于理解：
//32位系统
#include<stdio.h>
struct
{
int i;
char c1;
char c2;
}x1;
struct{
char c1;
int i;
char c2;
}x2;
struct{
char c1;
char c2;
int i;
}x3;
int main()
{
printf("%d\n",sizeof(x1)); // 输出8
printf("%d\n",sizeof(x2)); // 输出12
printf("%d\n",sizeof(x3)); // 输出8
return 0;
}
以上测试都是在Linux环境下进行的，linux下默认#pragma pack(4)，且结构体中最长的数据类型为4个字节大于等于#pragma pack(4)，所以有效对齐单位为4字节，下面根据上面所说的规则以s2来分析其内存布局：
首先使用规则1，对成员变量进行对齐：
sizeof(c1) = 1 <= 4(有效对齐位)，按照1字节对齐，占用第0单元；
sizeof(i) = 4 <= 4(有效对齐位)，相对于结构体首地址的偏移要为4的倍数，占用第4，5，6，7单元；
sizeof(c2) = 1 <= 4(有效对齐位)，相对于结构体首地址的偏移要为1的倍数，占用第8单元（注意不能放在别人的单元格中，也不能放在别人的填充区域）；
然后使用规则2，9不是4的倍数，9往后12是4的倍数，因此结构体占12个字节，这样就对结构体整体进行了对齐。
根据上面的分析，不难得出上面例子三个结构体的内存布局如下：
4.#pragma pack(n)
不同平台上编译器的 pragma pack 默认值不同。而我们可以通过预编译命令#pragma pack(n), n= 1,2,4,8,16来改变对齐系数。 例如，对于上个例子的三个结构体，如果前面加上#pragma pack(1)，那么此时有效对齐值为1字节，此时根据对齐规则，不难看出成员是连续存放的，三个结构体的大小都是6字节。
如果前面加上#pragma pack(2)，有效对齐值为2字节，此时根据对齐规则，三个结构体的大小应为6,8,6。内存分布图如下：
经过上面的实例分析，大家应该对内存对齐有了全面的认识和了解，在以后的编码中定义结构体时需要考虑成员变量定义的先后顺序了。
参考文章：
(60条消息) C语言深度理解结构体(内存对齐、位段、偏移量、柔性数组)_字节偏移和位偏移_SPMAX的博客-CSDN博客