字节对齐相关内容

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在课堂上黄老师的讲授中，我们学习了很多关于提高运行效率的操作，例如移动赋值，对流运算符的引用等，C++中，字节对齐是提高运行效率的一个重要手段语言中，特别是对于结构体而言。

1、内容
　　现代计算机中内存空间都是按照byte划分的，其实计算机在访问特定类型变量的时候经常在特定的内存地址访问，为了进一步提高访问效率，就需要各种类型数据按照一定的规则在空间上排列，而不是顺序的一个接一个的排放，这就是对齐。

2.原因
需要字节对齐的根本原因在于CPU访问数据的效率问题。假设上面整型变量的地址不是自然对齐，比如为0x00000002，则CPU如果取它的值的话需要访问两次内存，第一次取从0x00000002-0x00000003的一个short，第二次取从0x00000004-0x00000005的一个short然后组合得到所要的数据，如果变量在0x00000003地址上的话则要访问三次内存，第一次为char，第二次为short，第三次为char，然后组合得到整型数据。　　
而如果变量在自然对齐位置上，则只要一次就可以取出数据。
　　另外字节对齐的作用不仅是便于cpu快速访问，同时合理的利用字节对齐也可以有效地节省存储空间。
　　也即CPU一次访问时，要么读0x01～0x04，要么读0x05～0x08硬件不支持一次访问就读到0x02～0x05
　　例：如果0x02～0x05存了一个int，读取这个int就需要先读0x01～0x04，留下0x02～0x04的内容，再读0x05～0x08，留下0x05的内容，两部分拼接起来才能得到那个int的值，这样读一个int就要两次内存访问，效率就低了。

3.具体操作
如果在编程的时候要考虑节约空间的话，那么我们只需要假定结构的首地址是0，然后各个变量按照上面的原则进行排列即可，基本的原则就是把结构中的变量按照类型大小从小到大声明，尽量减少中间的填补空间，还有一种就是为了以空间换取时间的效率，我们显示的进行填补空间进行对齐，比如：有一种使用空间换时间做法是显式的插入reserved成员：

struct A{
    char a;
    char save[3];    //时空互为代价
    int b;
}

save成员对我们的程序没有什么意义，它只是起到填补空间以达到字节对齐的目的（其实即使不加这个成员通常编译器也会给我们自动填补对齐）

4.隐患
　　代码中关于对齐的隐患，很多是隐式的，比如在强制类型转换的时候，例如：

unsigned int i = 0x12000000;
unsigned char *p = NULL;
unsigned short *p1 = NULL;
 
p = &i;                            
*p = 0x00;                         
p1 = (unsigned short *)(p + 1);    
*p1 = 0x0000;

这样最后两句代码，从奇数边界去访问unsigned short型变量，显然不符合对齐的规定，在x86上，类似的操作只会影响效率，但是在一些其它系统上可能会报错。

在VC系统中，关于字节对齐有着更为细节的实现，感兴趣的同学可参阅https://www.cnblogs.com/blueoverflow/p/4712355.html