结构与缓存行的x86内存对齐？

Question

最近我正在开发一个“搜索系统”，而关于内存/缓存性能的一些事情让我感到困惑。 假设我的机器信息：x86 架构（L1-3 缓存，64 字节缓存线），Linux 操作系统

CPU每次读取64个字节（缓存行），那么CPU从内存地址（到缓存）读取数据总是64倍吗？例如0x00（到0x3F），0x40（到0x7f）。如果我需要位于 0x20 的数据（int32_t），那么系统仍然需要加载 0x00--0x3F。 这个案例怎么样：
struct Obj{int64_t a[5];char b[2];}; 然后定义
int64_t c[5]; Obj obj; int64_t d;
虚拟内存（或物理内存？）会这样组织吗？

Answer 1

我认为您可能缺少的部分是编译器对各种类型的对齐要求。

整数类型通常对齐到它们自身大小的倍数（例如，64 位整数将对齐到 8 个字节）；所谓的“自然对齐”。这不是 x86 的严格架构要求；未对齐的加载和存储仍然有效，但由于它们的效率较低，编译器更愿意避免它们。

聚合，如struct，根据其成员的最高对齐要求进行对齐，如果需要，将在成员之间插入填充以确保每个成员都正确对齐。填充也将添加到末尾，以便struct 的整体大小是其所需对齐的倍数。

因此，在您的示例中，struct Obj 对齐为 8，其大小将四舍五入为 48（末尾有 6 个字节的填充）。所以不需要在c[4] 之后插入 24 个字节的填充（我认为您的意思是在地址 40-63 处写入填充）；你的obj 可以放在地址 40。d 然后可以放在地址 88。

请注意，这些都与缓存行大小无关。默认情况下，对象不与缓存行对齐，尽管“自然对齐”将确保没有整数加载或存储必须跨越缓存行。