字节对齐 百科内容来自于: 百度百科

字节(Byte)是计算机信息技术用于计量存储容量和传输容量的一种计量单位,一个字节等于8位二进制数,在UTF-8编码中,一个英文字符等于一个字节。字节按照一定规则在空间上排列就是字节对齐。

解释

现代计算机中内存空间都是按照byte划分的,从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始,但实际情况是在访问特定类型变量的时候经常在特 定的内存地址访问,这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。

作用和原因

各个硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取。比如有些架构的CPU在访问 一个没有进行对齐的变量的时候会发生错误,那么在这种架构下编程必须保证字节对齐.其他平台可能没有这种情况,但是最常见的是如果不按照适合其平台要求对 数据存放进行对齐,会在存取效率上带来损失。比如有些平台每次读都是从偶地址开始,如果一个int型(假设为32位系统)如果存放在偶地址开始的地方,那 么一个读周期就可以读出这32bit,而如果存放在奇地址开始的地方,就需要2个读周期,并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到该32bit数据。

准则

其实字节对齐的细节和具体编译器实现相关,但一般而言,满足三个准则:
1)结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除;
2)结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量都是成员大小的整数倍,如有需要编译器会在成员之间加上填充字节;例如上面第二个结构体变量的地址空间
3)结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍,如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节。

基本感念与对齐规则

四个重要的基本概念

1.数据类型自身的对齐值:
  对于char型数据,其自身对齐值为1,对于short型为2,对于int,float,double类型,其自身对齐值为4,单位字节。
  2.结构体或者类的自身对齐值:其成员中自身对齐值最大的那个值。
  3.指定对齐值:#pragma pack (value)时的指定对齐值value。
  4.数据成员、结构体和类的有效对齐值:自身对齐值和指定对齐值中小的那个值。

对齐规则

有效对齐值N是最终用来决定数据存放地址方式的值,最重要。有效对齐N,就是表示“对齐在N上”,也就是说该数据的"存放起始地址%N=0".而数据结构中的数据变量都是按定义的先后顺序来排放的。第一个数据变量的起始地址就是数据结构的起始地址。结构体的成员变量要对齐排放,结构体本身也要根据自身的有效对齐值圆整。
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- 来自原声例句
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