C/C++ 内存对齐

转自：http://blog.youkuaiyun.com/wzzyz/article/details/6743813

内存数据对齐：

1、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。

2、 性能原因：经过内存对齐后，CPU的内存访问速度大大提升。

图一：

这是普通程序员心目中的内存印象，由一个个的字节组成，而CPU并不是这么看待的。

 

图二：

CPU把内存当成是一块一块的，块的大小可以是2，4，8，16字节大小，因此CPU在读取内存时是一块一块进行读取的。块大小成为memory accessgranularity（粒度）本人把它翻译为“内存读取粒度”。

 

假设CPU要读取一个int型4字节大小的数据到寄存器中，分两种情况讨论：

1、数据从0字节开始

2、数据从1字节开始

 

再次假设内存读取粒度为4。

 

图三：

当该数据是从0字节开始时，很CPU只需读取内存一次即可把这4字节的数据完全读取到寄存器中。

    当该数据是从1字节开始时，问题变的有些复杂，此时该int型数据不是位于内存读取边界上，这就是一类内存未对齐的数据。

 

图四：

 

此时CPU先访问一次内存，读取0—3字节的数据进寄存器，并再次读取4—5字节的数据进寄存器，接着把0字节和6，7，8字节的数据剔除，最后合并1，2，3，4字节的数据进寄存器。对一个内存未对齐的数据进行了这么多额外的操作，大大降低了CPU性能。

我的理解：

            1. 32位机，CPU每次访问都是按照4字节读取内存的，而且访问的起始地址为4的倍数。

            2. 结构体

                   //8字节
                 struct A
                {
                      int a;
                     char b;
                     short int c;
               };

               //12字节
              struct B
             {
                    char a;
                    int b;
                   short int c;
              };

             结构体中每个成员都要4字节对齐。

            struct C

            {

                   int a;

                   int b;

                   char c;

            };

           结构体C为12个字节，虽然9个字节也能满足各变量对齐要求，但是考虑到 C c[4]; 结构体数组的情况。

          c[0]处于0-8， c[1] 9-17 这样导致结构体地址不能对齐，而结构体地址为首个变量的地址，即a地址，所以

          a没有地址对齐。解决方法是：结构体大小也要为4的倍数，如果不是4的倍数，则在结构体后部填充。