作为一个Go开发者，内存对齐是一个基础而又重要的概念，在日常项目中，我们经常希望提高程序性能和运行效率，那么了解Go语言中的内存对齐原理是必要的，帮助我们合理的定义结构体，编写出高效的应用程序。

对齐规则

先来看一个未经优化的结构体S1和一个优化后的结构体S2，并获取实际大小：

type S1 struct {
    x int8 // 1个字节
    y int64 // 8个字节
    z int16 // 2个字节
}

type S2 struct {
    x int8 // 1个字节
    z int16 // 2个字节
    y int64 //  8个字节
}

func main() {
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(S1{})) // output: 24
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(S2{})) // output: 16
}

可以看出，字段和类型完全相同的两个结构体，所占内存并不相同。这两个结构体仅仅只是字段的顺序不同，但所占内存却差别这么大呢？

如果go白皮书中规定的内存尺寸：

类型种类                  尺寸（字节数）
------                   ------
byte, uint8, int8        1
uint16, int16            2
uint32, int32, float32   4
uint64, int64            8
float64, complex64       8
complex128               16
uint, int                取决于编译器实现。通常在
                         32位架构上为4，在64位
                         架构上为8。
uintptr                  取决于编译器实现。但必须
                         能够存下任一个内存地址。

int8、int16、int64加起来的大小应该是 1 + 2 + 8 = 13，但实际上并不是这样计算的。

在Go语言中，结构体的内存对齐是通过编译器自动处理的，以确保结构体在内存中的布局满足特定的对齐要求，从而提高访问速度和减少内存带宽的浪费。这种自动对齐是基于目标平台的内存对齐规则。

所以，对于不同的数据类型，都有特定的对齐尺寸要求，为了满足这个要求，Go 编译器会在结构体字段直接插入额外的空间来进行填充，也就是padding。

在结构体S1中，虽然int8类型的x只占用 1 个字节，但为了满足对齐要求，需要额外补7个字节来填充到8个字节，从而保证内存对齐，int64类型的y刚好占用8个字节，不需要填充，int16类型的z占用2个字节，需要补6个字节到8个字节，所以实际大小就是 8 + 8 + 8 = 24。

而S2中，将y和z换了顺序，所以x和z加起来才3字节，没有超出8个字节，所以不需要额外开一个空间，只需要额外补5个字节，即可满足8个字节的对齐尺寸要求，然后再加上y字段的8个字节，一起就是16个字节。

为什么要对齐

内存对齐能减少 CPU 访问内存的次数。例如，在 64 位平台上，CPU 以 8 字节为单位访问内存。若数据未对齐（如结构体成员跨8字节边界），则可能导致每次访问只能读取部分数据，需多次读取才能获取完整数据，增加访问延迟。对齐后，所有成员均位于同一 8 字节边界内，可一次性读取，提升效率。

再者就是在运行时，提升缓存命中率、减少 GC 压力，支撑高并发原子操作，CPU 缓存以 64 字节缓存行为单位加载数据，对齐的结构体可完整放入单行缓存。

同时这是Go语言本身的特性，Go的atomic包要求数据必须对齐，否则原子操作（如AddInt64），可能失败或非原子执行。对齐也可以减少结构体填充字节（Padding），降低内存占用，相同内存可存更多对象，减少GC压力。

对齐值

上面已经通过内置unsafe包的Sizeof函数获取过结构体的大小，此外它还提供了一个获取某个字段对应类型的对齐值，就是unsafe.Alignof()，还有一个用来查看字段偏移量的unsafe.Offsetof()，一般来讲，常用的平台对齐系数是: 32 位是4，64 位是8。

    var s1 S1
    fmt.Println(unsafe.Alignof(s1.x), unsafe.Offsetof(s1.x)) // output: 1 0
    fmt.Println(unsafe.Alignof(s1.y), unsafe.Offsetof(s1.y)) // output: 8 8
    fmt.Println(unsafe.Alignof(s1.z), unsafe.Offsetof(s1.z)) // output: 2 16

结构体本身也有一个对齐值，这个对齐值是结构体中最大字段对齐值的倍数。整个结构体的大小必须是其对齐值的整数倍，在S1结构体中，最大字段对齐值是8，所以S1中的z字段仍然需要填充到8。

可以看出，结构体内存对齐就是结构体字段长度小于结构体对齐值时，该字段就进行填充，填充大小 = 结构体对齐值 - 字段类型实际大小。

最后

内存对齐是硬件效率与软件安全的共同要求，结合自己平时的项目经历，简单列一下项目中可以遵循的优化建议：

• 字段排序，按对齐值降序排列（如 int64 → int32 → bool），减少填充字节
• 合并小字段，将多个小字段（如bool）合并为位标志（uint8），1 字节存储 8 个布尔值
• 处理空结构体字段，空结构体作为结构体字段置于末尾时会产生对齐填充，可放置于开头