c语言程序对齐
cysgjj时间2024-08-15 11:26:12分类编程语言浏览28
为什么C/C++编程语言经常会提到对齐？对齐到底是什么，为什么要对齐，对齐有什么好处？
对齐是由底层硬件环境决定的，严格来说是为了方便CPU内存访问寻址。C/C++与其它编程语言相比是允许开发者可以直接操作内存，所以才要知晓对齐的概念。至于说有什么好处就说不上了，这个本来就是“底层规则”，所有的的程序语言不管是通过什么方式运行起来的，归根到底还是在内存对数据进行操作。
内存对齐是个硬件问题，本身并不是一个C/C++的问题，只是因为C/C++能够直接操作内存指针，才有了对此优化的可能性。
严格的说，对齐（alignment）甚至不是一个CPU问题，而是MMU（内存/缓存）问题。
简单说，对齐有助于提升缓存使用效率。cache的设计，每条line都是一个对齐的空间，比如32字节。用它们的地址低位索引。如果你读写到一个地址和当前cache line失配，就会引发该line的write back和reload，也就说，有性能成本。而且，如果你熟悉芯片设计的话，就知道这个成本是惊人的。很多软件工程师可能意识不到，多数情况下，cpu只有极少的时间在执行指令，大部分时间都在干等，等缓存。
所以，对于有性能优化要求的程序来说，多数情况下优化内存是第一位的。非对齐的内存访问，非常容易造成一次刷新两条cache lines，此时很可能造成本来还很快有用的数据被洗出缓存，不但增加了本次操作的成本，更重要的是，下次还得再次把洗出的数据装回来，这个代价很大，更糟糕的是，下次这笔操作很可能继续导致新的有用数据被洗出，循环往复。
据我观察，如今99%的程序员对cpu内存架构几乎一无所知，代码几乎完全不考虑性能。的确，多数场合这也无所谓。反正，硬核的活儿都给那剩下1%的人干了。
对齐是指将数据在内存中按照某种规则对齐存储，以节省空间和提高性能。
C/C++编程语言经常会提到对齐，因为它们是低级语言，提供了精细的控制能力，允许程序员调整数据结构中各种成员变量的存储排列顺序和存储方式，以满足不同的性能要求。
对齐是一种高效的存储结构，它通过在存储器中按照特定的规则地组织数据来实现，从而可以减少内存访问时发生的消耗，提高程序的性能。
特别是当存储器以字节为单位读取数据时，如果数据不对齐，内存访问操作可能会花费更长的时间，对程序性能产生负面影响。
因此，通过对数据进行对齐，可以减少存储器访问时间，提高程序性能，是极具价值的一个优化技术。
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