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字節(jié)對齊是一種軟件層面上的操作，我們編寫的C語言程序，并不能直接被硬件平臺(tái)識(shí)別，要先由編譯器將代碼編譯成匯編代碼，然后再使用匯編器將匯編代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼，機(jī)器代碼才是硬件能夠識(shí)別并執(zhí)行的代碼。因此，字節(jié)對齊是通過軟件層面的編譯器和匯編器實(shí)現(xiàn)的，通過指定數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的起始地址來實(shí)現(xiàn)字節(jié)對齊，我們可以在C程序中使用相應(yīng)的指令或在編譯時(shí)更改編譯器的編譯選項(xiàng)來更改字節(jié)對齊的方式。但是，請注意，在編譯器和匯編器將代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼時(shí)，可能會(huì)考慮硬件的限制，并調(diào)整字節(jié)對齊方式以滿足硬件的要求。

字節(jié)對齊是指將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中時(shí)，數(shù)據(jù)的起始地址與某個(gè)值（稱為對齊值）的倍數(shù)對齊。對齊值通常是2的冪次方，例如1、2、4、8等。例如，如果采用4字節(jié)對齊，則將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到內(nèi)存中時(shí)分配到的地址總是4的倍數(shù)。值得注意的是，非常不建議使用2的冪次方以外的對齊值，因?yàn)镃語言中的數(shù)據(jù)類型占據(jù)的字節(jié)大小都是2的冪次方，如char、int，使用3字節(jié)等非2的冪次方對齊值的話，內(nèi)存碎片將無法避免。

接下來讓我們想想，為什么要這么做？

盡管CPU可以從任意內(nèi)存地址讀取數(shù)據(jù)，但是對于一些CPU架構(gòu)，從對齊的內(nèi)存地址讀取數(shù)據(jù)可能比從不對齊的內(nèi)存地址讀取數(shù)據(jù)要快得多(順帶一提，ARM的Cortex-M系列內(nèi)核在Cortex-M3出現(xiàn)之前都不支持非對其訪問)。因此，為了提高數(shù)據(jù)訪問速度，在一些情況下，程序員可能會(huì)希望進(jìn)行字節(jié)對齊，即使CPU本身可以從任意內(nèi)存地址讀取數(shù)據(jù)。

因此，為了提高數(shù)據(jù)訪問速度，在一些情況下，程序員可能會(huì)希望進(jìn)行字節(jié)對齊。但是，請注意，字節(jié)對齊并不總是必要的，并且還可能會(huì)增加內(nèi)存使用量。因此，在決定是否進(jìn)行字節(jié)對齊時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)的具體情況，并在必要時(shí)才進(jìn)行字節(jié)對齊。

字節(jié)對齊的目的是為了提高存儲(chǔ)器訪問的效率，因?yàn)樘幚砥髟谠L問內(nèi)存時(shí)通常會(huì)以固定大小的字（如 4 字節(jié)或 8 字節(jié)）為單位進(jìn)行讀寫。如果內(nèi)存地址不是字的邊界，處理器就必須進(jìn)行額外的操作來確定所需的內(nèi)存位置。

? 例如，在一個(gè) 32 位系統(tǒng)中，通常情況下 CPU 會(huì)從內(nèi)存中一次性取出一個(gè)字（word）的數(shù)據(jù)，一個(gè)字的大小通常為 32 位（也有一些32位系統(tǒng)的字的大小為 64位或16 位，64位相較于16位常見得多）。這種情況下，系統(tǒng)一般采用的是4字節(jié)對齊。當(dāng) CPU 訪問一個(gè) char 類型的數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)從內(nèi)存中取出一個(gè)字的數(shù)據(jù)，然后將其中不需要的24位視為無效數(shù)據(jù)。顯然，對于char類型這種一字節(jié)大小的數(shù)據(jù)，不管它的地址是有沒有進(jìn)行字節(jié)對齊，CPU都只用進(jìn)行一次讀取操作，就能得到它的值。那么如果要讀取的數(shù)據(jù)大小為4字節(jié)呢？假設(shè)在這個(gè)32位系統(tǒng)中，long類型數(shù)據(jù)占據(jù)4個(gè)字節(jié)，現(xiàn)在我們要讀取一個(gè)long類型的數(shù)據(jù)，且它的地址沒有進(jìn)行字節(jié)對齊，為0x03，那么CPU要想讀取數(shù)據(jù)就必須從地址0x00處開始讀取四個(gè)字節(jié)，取得0x03處的這個(gè)long型數(shù)據(jù)的低字節(jié)（小端存儲(chǔ)），從0x04開始讀取四個(gè)字節(jié)，取得這個(gè)long型數(shù)據(jù)的高字節(jié)，要進(jìn)行兩次讀取操作。

在 C 語言中，可以使用 #pragma pack 指令來控制結(jié)構(gòu)體、數(shù)組或其他內(nèi)存塊的字節(jié)對齊方式。例如，可以使用以下語句來將結(jié)構(gòu)體的字節(jié)對齊方式調(diào)整為 4 字節(jié)對齊：

#pragma pack(4) //從這之后定義的結(jié)構(gòu)體采用4字節(jié)對齊
struct mystruct {
   int a;    //地址偏移：0
   char b;   //地址偏移：4
   short c;  //地址偏移：8
}; //這個(gè)結(jié)構(gòu)體大小為10字節(jié)(假設(shè)這個(gè)系統(tǒng)的short為2字節(jié)，int為4字節(jié))
#pragma pack()  //從這之后恢復(fù)默認(rèn)的對齊方式

在這個(gè)例子中，mystruct 結(jié)構(gòu)體的字節(jié)對齊方式被調(diào)整為 4 字節(jié)對齊。這意味著 mystruct 結(jié)構(gòu)體的起始地址必須是 4 的倍數(shù)，并且結(jié)構(gòu)體中的所有字段都必須相對于起始地址對齊到 4 的倍數(shù)上。

對于數(shù)組：

#pragma pack(4)
char a[3];
#pragma pack()

即使采用4字節(jié)對齊方式，數(shù)組 a 中的每個(gè)元素仍然會(huì)占用 1 個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空間，但是數(shù)組 a 的起始地址將調(diào)整為 4 的倍數(shù)。這葉符合數(shù)組說一片連續(xù)的內(nèi)存空間的定義。因此，在4字節(jié)對齊下，數(shù)組 a 的內(nèi)存分布情況可能會(huì)如下所示：

內(nèi)存地址	內(nèi)存值
0x0004	a[0]
0x0005	a[1]
0x0006	a[2]

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當(dāng)前文章：C語言中的字節(jié)對齊-創(chuàng)新互聯(lián)
文章源于：http://aaarwkj.com/article18/cojhgp.html

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