内存对齐

为什么需要内存对齐？

平台原因：不是所有的硬件平台都能访问任意内存地址上的任意数据，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。为了同一个程序可以在多平台运行，需要内存对齐。

性能原因：内存对齐能够提高内存访问效率。CPU 在读取内存时，一次读取固定长度的数据（如4字节、8字节等）。如果将多个变量连续分配在内存中而不做对齐处理，会造成 CPU 读取数据出现“半包”的情况，此时，需要再进行一次内存访问才能获取该变量数据。

示例

在 32 位编译器（4字节对齐）中，以下结构的内存是如何分配的？

struct {
	char a;
	int b;
}st;

内存对齐的情况下，结构体 st 总共占 8 字节，其中 a 与 b 之间空余的 3 字节用于补齐缺少的字节（如果是 8 字节对齐，则需要补齐 8 字节）。

而在非内存对齐的情况下，仅占据 5 字节。

其在内存中的分布如下图所示：

可以发现，内存对齐会浪费一部分空间。事实也是如此，通常情况下，相对于空间，运行速度的提升更为重要。

在内存对齐的情况下，CPU 读取 int 类型的 b，仅需一次内存寻址即可完成。而对于非内存对齐，第一次寻址只能获得 b 的前 3 个字节数据，要获取完整的数据还需要再进行一次内存寻址，以获得第 4 个字节的数据。

这也是内存对齐能够提高效率的原因。

Reference

1. https://blog.csdn.net/qq_43516928/article/details/119680760
2. https://zhuanlan.zhihu.com/p/83449008