内存对齐问题

对于32位机器，寄存器是32位的，有32根数据线，而内存是按8位编址的，即一个内存单元是8位的。CPU读内存中数据时是一次读32位的即一次读连续4个地址的数据。你可能就会疑问了，像short类型数据占2个字节，假如有一个short型变量a存在地址0x02、0x03中，那CPU怎么读a呢，其实CPU会一次性读从0x00~0x03四个地址中的数据，然后将0x00、0x01中的数据“剔除”掉。好，你可能会问，为什么是读从0x00~0x03中的数据呢，而不是读从0x01~0x04或0x02~0x05呢？然后将其中多余地址的剔除呢？其实是这样的，CPU读写数据时，不仅每次读写的数据大小(读取粒度)是固定，而且对地址也是也有限制的，每次读取的内存数据的起始地址必须是4的倍数，如从0x00，0x04，0x08...开始访问。现在假如有一个short型数据存在0x03、0x04中，那么CPU在读取这个数据时必须分两次读，第一次读地址0x00~0x03，第二次读地址0x04~0x07，然后分别将0x03地址和0x04地址数据组合成一个数据。

我们知道可以通过#pragma pack(n)来改变数据的对齐方式。

#pragma pack(push) //保存对齐状态#pragma pack(4) //设定为4字节对齐struct test{char m1;double m4;int m3;};#pragma pack(pop) //恢复对齐状态

以上结构体的大小为16，下面分析其存储情况，首先为m1分配空间，其偏移量为0，满足我们自己设定的对齐方式（4字节对齐），m1大小为1个字节。接着开始为m4分配空间，这时其偏移量为4，需要补足3个字节，这样使偏移量满足为n=4的倍数（因为sizeof(double)大于4）,m4占用8个字节。接着为m3分配空间，这时其偏移量为12，满足为4的倍数，m3占用4个字节。这时已经为所有成员变量分配了空间，共分配了16个字节，满足为n的倍数。如果把上面的#pragma pack(4)改为#pragma pack(8)，那么我们可以得到结构的大小为24。

但要注意以下几点：

1. CPU不会因为你的pack设置而改变自己的访问方式，你代码里对齐值是多少，CPU并不不知道。

2. CPU在访问对齐数据和没有对齐的数据的时候会使用不同的方法，不同的效率。CPU可以访问放在奇数地址的4字节数据，只是效率上与放在4的倍数地址上的4字节数据不同。（效率是指时间和空间上的）

3. 对齐的数据是指数据所在地址能被数据大小整除。如：1个字节的数据在任何位置都是对齐的。2个字节的数据在偶数地址上是对齐的。4个字节的数据在4的倍数地址上是对齐的。

以上是针对CPU而言的，和编译器无关。

而编译器的pack开关语句改变的是你代码中数据的对齐方式，这种方式上的改变会造成有的数据对齐而有的数据可能没对齐。

比如4字节的数据放在了奇数地址。对CPU而言，奇数地址上的4字节数据是没有对齐的，CPU在访问的时候效率上有不同。

pack开关影响的是数据在内存中的排列方式。CPU可以访问任何对齐形式的数据，只是效率不同。