c++ - 内存对齐？

Question

内存对齐的原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问，请问这两次内存访问怎么解释？能够举个具体的例子？

Answer 1

借回答這個問題的機會，自己也好好溫習一下基礎知識。切入正題：

首先，明白基礎概念：

內存對齊，通常也稱為數據對齊，是計算機對數據類型合法地址做出了一些限製，要求某種類型對象的地址必須是某個值K(通常使2、4或8)的倍數。

其次，理解數據對齊的目的：

這種對齊限製簡化了處理器與存儲器係統之間接口的硬件設計。

目前，主要軟硬件廠商的觀點：

無論是否對齊，IA32等硬件都能正常工作，但建議要對齊數據以提高存儲器係統的性能。

目前，主流操作係統的的對齊策略：

linux係統2字節數據類型(例如short)的地址必須是2的倍數，而較大的數據類型(例如int、int*、float和double)的地址必須是4的倍數；
windows係統的策略則更嚴格，任何K字節基本對象的地址都必須是K的倍數，K=2, 4, 8。特別對於一個double或者long long類型數據的地址應該是8的倍數。

最後，給出2個小的示例，假設一個處理器與存儲器的接口(數據總線)是8字節(即64位)，即處理器每次讀取/寫入的最小單元是8個字節。

示例1：存儲一個double變量 i

上圖中的未對齊部分，導致本來一次的存儲器操作(0,7)，變為2次(0,7), (8,15)。

示例2：存儲一個結構體變量

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

上圖中為了數據對齊，會在存儲結構體的時候進行填充。對於不同的數據結構，填充的方式不同，有的是在中間部分填充，有的是在末尾部分填充，都是為了保證對齊。需要注意的是，對於這種結構體填充，不僅要保證結構體內部數據類型的對齊，還要保證整個結構體的對齊。

PS: 最後推薦一本值得仔細讀讀的書：深入理解計算機係統(原書第2版)，以上的引用部分，也是引用自這本書裏麵的內容。