关于数据对齐（Data Alignment）

关于数据对齐 About Data Alignment

数据对齐的由来

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：为了访问未对齐的内存，处理器需要作多次内存访问，然而，对齐的内存访问仅需要一次访问。这对于效率而言有一定的下降。比如有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个int型（假设为32位系统）存放在偶地址开始的地方 ，那么读一个周期就可以读出这32bit，而如果存放在奇地址开始的地方，就需要读2个周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到该32bit数据。

相关概念

1)数据类型自身的对齐值：基本数据类型的自身对齐值，等于sizeof(基本数据类型)。(在不同的平台下有可能不同，如Windows下的数据对齐即为任何K字节基本对象的地址都必须是K的整数倍，而在linux32位下，沿用的对齐策略是，2字节的数据类型的地址必须是2的倍数，而较大的数据类型如 int int* float double 的地址是4的倍数。)

2)指定对齐值：#pragma pack (value)时的指定对齐值value。

3)结构体或者类的自身对齐值：其成员中自身对齐值最大的那个值。

4)数据成员、结构体和类的有效对齐值：自身对齐值和指定对齐值中较小的那个值。

有效对齐值N是最终用来决定数据存放地址方式的值，最重要。有效对齐N，就是表示“对齐在N上”，也就是说该数据的”存放起始地址%N=0”.而数据结构中的数据变量都是按定义的先后顺序来排放的。第一个数据变量的起始地址就是数据结构的起始地址。结构体的成员变量要对齐排放，结构体本身也要对齐对自身的对齐值，就是结构体成员变量占用总长度需要是对结构体有效对齐值的整 数倍。

数据对齐测试

保持数据对齐可以提高效率，其代价就是损耗了一部分的内存空间，典型的是通过空间来换取时间的案例。
数据对齐和平台是紧密相关的，不同平台下的对齐原则也不尽相同，首先介绍Windows下的数据对齐：
1.默认情况下，任何K字节基本对象的地址都必须是K的整数倍。
通常情况下，基本数据类型的字节数目为下：(然而并不是绝对的，如int类型，C标准只要求其最小拥有16位，即两个字节)
char 1
short 2
int 4
unsigned 4
long 8
unsigned long 8
float 4
doule 8
void * 4
long double 8
同时需要注意的是，在许多平台下long double实际上需要10个字节，但实际中会分配12(32位下)或者是16(64位下)个字节，这是为了读取效率。但在vs2010下测试时发现long double是8字节。

在vs2010下进行测试，选定”结构成员对齐”为默认设置,此时则按照默认对齐规则进行字节对齐。即任何K字节基本对象的地址都必须是K的倍数。假设下面每个结构体的起始地址均为0。