数据的对齐存放

目录

数据对齐概念

对齐

边界对齐

边界不对齐

最简单的对齐策略

对齐举例

对齐方式的设定

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数据对齐概念

Alignment:要求数据的地址是相应的边界地址

• 目前机器字长为32位或64位，主存按一个传送单位（32/64/128位）进行存取，而按字节编址，例如：若传送单位为64位，则每次最多读写64位，即：第0~7字节同时读写，第8~15字节同时读写，……，以此类推。按边界对齐，可使读写数据位于8i~8i+7(i=0,1,2,…) 单元
• 指令系统支持对字节、半字、字及双字的运算
• 各种不同长度的数据存放时，有两种处理方式:
  – 按边界对齐（若一个字为32位）
  • 字地址：4的倍数(低两位为0)
  • 半字地址：2的倍数(低位为0)
  • 字节地址：任意
  – 不按边界对齐
  坏处：可能会增加访存次数！

对齐

假设1个字=32位，主存每次最多存取一个字，按字节编址，则每次只能读写某个字地址开始的4个单元中连续的1、2、3或4个字节 。

边界对齐

例如：int i, short k, double x, char c，变量按如下顺序在内存中存储，则：&i=0; &k=4; &x=8; &c=16;。
 

取x：需要2个周期

取j：需要1个周期

边界不对齐

&i=0; &k=4; &x=6; &c=14;

取x：3个周期

取j：2个周期

最简单的对齐策略

按其数据长度进行对齐。

• – Windows采用策略：int型地址是4的倍数，short型地址是2的倍数，double和long long型的是8的倍数，float型的是4的倍数，char不对齐
• Linux采用更宽松策略：short型是2的倍数，其他类型如int、float、double和指针等都是4的倍数

对齐举例

struct S1 {
int i;
char c;
int j;
};

struct S2 {
int i;
int j;
char c;
};

在要求对齐的情况下，哪种结构声明更好？

S2比S1好

对齐方式的设定

#pragma pack(n)
• 为编译器指定结构体或类内部的成员变量的对齐方式。
• 当自然边界（如int型按4字节、short型按2字节、float按4字节）比n大时，按n字节对齐。
• 缺省或#pragma pack() ，按自然边界对齐。比n小则按自然边界对齐。

__attribute__((aligned(m)))
• 为编译器指定一个结构体或类或联合体或一个单独的变量(对象)的对齐方式。
• 按m字节对齐(m必须是2的幂次方)，且其占用空间大小也是m的整数倍，以保证在申请连续存储空间时各元素也按m字节对齐。

__attribute__((packed))

• 不按边界对齐，称为紧凑方式。