内存对齐的作用

内存对齐的主要作用：

1、  平台原因(移植原因)：不是全部的硬件平台都能访问随意地址上的随意类型数据的；某些硬件平台仅仅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的内存訪问速度大大提升。

详细原因稍后解释。

 

图一：

这是普通程序猿心目中的内存印象。由一个个的字节组成。而CPU并非这么看待的。

 

图二：

CPU把内存当成是一块一块的，块的大小能够是 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。块大小称为 memory access granularity（粒度） 本人把它翻译为“内存读取粒度” 。

 

如果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

 

在此如果内存读取粒度为4。

 

图三：

当该数据是从0字节开始时，通常CPU仅仅需读取内存一次就可以把这4字节的数据全然读取到寄存器中。

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。大大减少了CPU性能。

这还属于乐观情况了。上文提到内存对齐的作用之中的一个为平台的移植原因，由于以上操作仅仅有有部分CPU肯干，其它一部分CPU遇到未对齐边界就直接罢工了。