C++面试题(一)-C++结构体内存对齐

结构体内存对⻬⽅式和为什么要进⾏内存对⻬？

1.⾸先我们来说⼀下结构体中内存对⻬的规则：

• 对于结构体中的各个成员，第⼀个成员位于偏移为 0 的位置，以后的每个数据成员的偏移ᰁ必须是min(#pragma pack() 制定的数，数据成员本身⻓度) 的倍数。
• 在所有的数据成员完成各⾃对⻬之后，结构体或联合体本身也要进⾏对⻬，整体⻓度是min(#pragma pack()制定的数，⻓度最⻓的数据成员的⻓度) 的倍数。

2.那么内存对⻬的作⽤是什么呢？

• 经过内存对⻬之后，CPU 的内存访问速度⼤⼤提升。因为 CPU 把内存当成是⼀块⼀块的，块的⼤⼩可以是2，4，8，16 个字节，因此 CPU 在读取内存的时候是⼀块⼀块进⾏读取的，块的⼤⼩称为内存读取粒度。⽐如说 CPU 要读取⼀个 4 个字节的数据到寄存器中（假设内存读取粒度是 4），如果数据是从 0 字节开始的，那么直接将 0-3 四个字节完全读取到寄存器中进⾏处理即可。
• 如果数据是从 1 字节开始的，就⾸先要将前 4 个字节读取到寄存器，并再次读取 4-7 个字节数据进⼊寄存器，接着把 0 字节，5，6，7 字节的数据剔除，最后合并 1，2，3，4 字节的数据进⼊寄存器，所以说，当内存没有对⻬时，寄存器进⾏了很多额外的操作，⼤⼤降低了 CPU 的性能。
• 另外，还有⼀个就是，有的 CPU 遇到未进⾏内存对⻬的处理直接拒绝处理，不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据，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。所以内存对⻬还有利于平台移植。