内存对齐全攻略—刀枪入库 功德圆满

推荐阅读顺序，希望给你带来收获~

内存对齐全攻略--不涉及位域的内存对齐原则

内存对齐全攻略--涉及位域的内存对齐原则

内存对齐全攻略—刀枪入库 功德圆满

全攻略有点大放厥词，哗众取宠了，其实是一些常见的问题罢了。但是自认为总结的还算全面一点吧，请大家多多赐教，我只是个初学者。

接下来主要讨论四点：
一、不涉及位域的内存对齐
二、涉及位域的内存对齐
三、成员变量含有结构体的内存对齐情况
四、要求内存对齐的原因及优点

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这次三、四点一次说了，关于内存对齐全攻略的问题，就算刀枪入库，功德圆满了，呵呵，各回各家，各找各妈~~

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三、成员变量含有结构体的内存对齐情况

      成员变量含有结构体的内存对齐规则：

1)   内存对齐全攻略--不涉及位域的内存对齐原则  这篇文章中的三条

2)   结构体中作为成员变量的结构体的”对齐模数”为该结构体变量中成员变量的sizeof最大值，即：

　　Struct temp{int t;char c;…}

　　Struct a{temp t; }

　　则在a中temp的对齐模数为MAX(sizeof(int),sizeof(char),…)

　　举例说明，程序如下：

 1#include <iostream>
 2using namespace std;
 3
 4struct temp
 5{
 6    char c;
 7    int i;
 8};
 9struct A
10{
11    short s;
12    temp t;
13    char c;
14};
15void main()   
16{   
17    A a;
18    a.s=1;
19    a.t.c=2;
20    a.t.i=3;
21    a.c=4;
22    printf("sizeof(A)=%d\n",sizeof(A));
23}  

过程如下：

1、  在A a;处设断点，Go;

2、  找到 a在内存空间中的地址为0012ff38，如下图：

3、  查看现在0012ff38起始的内存空间存储情况：

4、  单步调试如下图(反汇编代码+内存空间分配+我的注释+我的疑问)：

5、到此，有关内存对齐的规则什么的就冇(河南方言 读māo)了，接下来说一下，说一内存对齐的原因和优点

四、内存对齐的原因和优点(真想写上，大家自己去搜搜看就行了…)

搜索+翻译+理解有了以下的文字,参考文章：

Data alignment: Straighten up and fly right

需要内存对齐的原因：

如果你不理解和处理软件中的对其问题，以下糟糕的情况在你的软件中将会越来严重：

1)       软件运行速度越来越慢

2)       应用程序被锁定

3)       操作系统崩溃

4)       软件会因错误的结果而逐渐被淘汰

内存对齐的优点（也算是原因吧）：

1)       实现平台无关：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。

2)       内存对齐以后，处理器的读取速度将会大大提高

以下将主要对第二点坐下说明：

为了阐明内存对齐背后的规则，我看一个常见的小问题，并且来看一下不同的内存读取粒度对这个问题有什么影响。这个问题很简单：

1)       从地址0读取四个字节到处理器的寄存器

2)       从地址1读取四个字节到处理器的寄存器

首先我们来看一下当处理器的内存读取粒度为1时的情况：

 

这符合天真的程序员所认为的内存工作的模式：从地址0和从地址1开始的四次内存访问是相同的。下面来看一下处理器的内存读取粒度为2时的情况：

 

内存读取粒度为2时内存读取次数是粒度为1时次数的一半。而每次内存读取都需要固定数额的开销，所以尽量减少内存读取次数将会有效的帮助处理器提高性能。

         不过，请注意当从地址1开始读取时的情况。由于这个地址没有均匀的落在处理器的内存读取边界上，处理器就需要做一些额外的开销。这样的地址就被称为 未对齐地址(暂且这样翻译，我看到原文是斜体字，应该是专有名词，不知道是不是这样翻译的，如果不是的话，请留言或回复说一下，谢谢了~)。因为地址1是未对齐的，当存取粒度为2时，处理器就要做一次额外的内存读取操作，这样就会减低操作的效率。

         最后呢，我们来检测一下内存读取粒度为为4时的情况：

 

可以看得出来，内存存取粒度为4的处理器能够快速的一次从对齐的地址中读取四个字节。而从为对齐的地址中却需要翻倍的次数。

这里细说一下粒度为2从地址1开始的情况，此时，CPU先访问一次内存，读取0-1自己的数据进寄存器，并再次读取2-3字节的数据进寄存器，接着把字节0和字节3的数据剔除，合并1，2字节的数据进寄存器。呵呵，对一个未对其的数据进行这么多额外的操作，你用电脑时，不急死才怪呢~~

《完》

感谢博客园，感谢支持我的朋友，是你们让我有了写下去的愿望和勇气！