在了解什么是内存对齐之前，先来看看这两个结构体。
typedef struct Struct1 {
double a;
char b;
int c;
short d;
}Struct1;
typedef struct Struct1 {
double a;
int b;
short c;
char d;
}Struct2;
Struct1和Struct2是有着一样的数据成员，分别是double、char、int和short四种类型的成员，按常理来说，Struct1所占用的内存空间应该为8(double)+1(char)+4(int)+2(short) = 15个字节大小。但实际情况是这样的的吗？我们可以使用sizeof函数获取它们在内存中的真实大小。
NSLog(@"Struct1 size: %zd ------- Struct2 size:%zd", sizeof(Struct1), sizeof(Struct2));
控制台打印的结果为：
2020-09-08 14:34:11.926145+0800 struct内存对齐探究[7220:139889] Struct1 size: 24 ------- Struct2 size:16
可以发现，Struct1和Struct2不仅所占用内存空间不是15，而且相同成员只是不同顺序的结果所占用的内存大小也不相同。
以上便是内存对齐，是由编译器完成的操作，为什么要进行内存对齐呢，原因有：
- 平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
- 性能原因：数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。
内存对齐原则
在了解了什么是内存对齐后，我们来看看内存对齐的原则：
- 数据成员对齐规则：结构体或联合体的数据成员，第一个数据放在offset为0的地方，以后每个成员存储的起始位置要从该成员大小或者成员的子成员大小（只要该成员有子成员，比如说数据、结构体）的整数倍开始存储
- 结构体作为成员：如果一个结构里有某些结构体成员，则结构体成员要从其内部最大元素的整数倍地址开始存储。
- 收尾工作：结构体的总大小，必须是其内部最大成员的整数倍，不足的要补齐。
结合案例理解，根据原则一，在Struct1中，double类型的a在offset为0的位置，所以0～7为存放的是a的数据。b是占用一个字节的char类型，任何整数都是1的倍数，所以b存放在8的位置，而int类型的c所需空间为4个字节，后续的起始位置9、10、11显然不是4的倍数，所以c需要放在起始位置12的空间，即12～15存放c，最后short类型的d需要2个字节大小的空间，后续的位置16是2的倍数，所以d放在16～17。
Struct1内存布局.png
推算得出Struct得出成员变量需要的空间为18个字节，但根据原则三，最终的大小必须是最大成员的整数倍，18显然不是最大的double类型大小8的整数倍，所以需要补齐至23位，最终Struct1占用空间大小的24.
同理，我们也可以推算出Struct2的大小，显然，相同成员不同顺序的结构体，它所占用的内存大小也不尽相同，所以合理的顺序可以节约一点的内存空间。当然在iOS中，编译器已经帮我们做了二进制重排优化，我们也不需要关系OC对象的空间问题（OC对象本质上是结构体）。
计算结构体中嵌套结构体的大小
根据原则二我们知道结构体嵌套结构体的内存对齐方式，我们可以用一个案例推算一个这种结构体的大小。
typedef struct Struct2 {
double a;
int b;
short c;
Struct1 s;
}Struct2;
同样的，根据原则一，a存放在0～7的位置，b存放在8～11的位置，c存放在12～13，如下图所示：
非结构体部分存储布局.png
而根据原则二，Struct1的起始位置为必须是Struct最大成员大小的整数倍，Struct最大的成员是double类型，大小为8字节，所以成员s在Struct2的起始地址必须是8的倍数，而c后续的地址14显然不符合要求，只能往后找到16作为s的起始地址，前面我们已经知道Struct1的大小为24，所以Struct2的大小为16+24=40个字节，40也真好是最大成员double类型大小8的整数倍，符合原则三。
Struct2内存布局.png
运行验证：
NSLog(@"Struct2 size:%zd", sizeof(Struct2));
2020-09-08 17:03:02.712317+0800 struct内存对齐探究[10587:214373] Struct2 size:40
结果正确。
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