ARM字对齐及关键字

一、为什么要字对齐？

      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都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，这就是对齐。

字节对齐的原因大致是如下两条：

1、平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；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。

2、性能原因：数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

二、对齐规则

       每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。
规则：
1. 数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。
2. 结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行。
3. 结合1、2可推断：第一、如果n大于等于该变量所占用的字节数，那么偏移量必须满足默认的对齐方式，第二、如果n小于该变量的类型所占用的字节数，那么偏移量为n的倍数，不用满足默认的对齐方式。

四、ARM平台的对齐问题

在ARM中，有ARM和Thumb两种指令。

ARM指令：每执行一条指令，PC的值加4个字节（32bits）.一次访问4字节内容，该字节的起始地址必须是4字节对齐的位置上，即地址的低两位为bits[0b00],也就是说地址必须是4的倍数。

Thumb指令：每执行一条指令，PC的值加2个字节（16bits）.）.一次访问2字节内容，该字节的起始地址必须是2字节对齐的位置上，即地址的低两位为bits[0b0],也就是说地址必须是2的倍数。

     遵循以上方式叫对齐（aligned）方式，不遵守这样方式称为非对齐（unaligned）的存储访问操作。

五、ARM平台字节对齐关键字
1. __align(num)
   用于修改最高级别对象的字节边界。
A、在汇编中使用LDRD或者STRD时，就用到此命令__align(8)进行修饰限制。来保证数据对象是相应对齐。
B、该修饰对象的命令最大是8个字节限制,可让2字节的对象进行4字节
   对齐,但是不能让4字节的对象2字节对齐。
C、 __align是存储类修改,他只修饰最高级类型对象不能用于结构或者函数对象。
  
2. __packed
__packed是进行一字节对齐。
A、不能对packed的对象进行对齐；
B、所有对象的读写访问都进行非对齐访问；
C、float及包含float的结构联合及未用__packed的对象将不能字节对齐；
D、__packed对局部整形变量无影响；
D、强制由unpacked对象向packed对象转化是未定义,整形指针可以合法定
义为packed __packed int* p; //__packed int 则没有意义。

3. __unaligned
   用于修饰该变量可按照非对齐访问。