如果内存是字节可寻址的，为什么我们有对齐填充？

Question

既然我们可以单独处理内存的每个字节，为什么编译器要特别注意确保结构及其成员与内存中的 32 位边界对齐？ 我在这里可能错了，但是在 32 位系统上，从 0x0800 开始获取 4 个字节的速度与从 0x0801 开始的速度一样快吗？

Answer 1

在大多数架构上，对自然对齐的数据类型执行读/写会更快。在 一些 系统上，如果您在某些类型未对齐时尝试访问它们，它将产生异常（即在大多数情况下崩溃）。所以一般来说，除非你有充分的理由不这样做，否则你总是希望保持自然对齐。

另请参阅相关的 SO 问题和答案：

• Purpose of memory alignment

• why is data structure alignment important for performance?

• Does unaligned memory access always cause bus errors?

Answer 2

取自wikipedia：

例如，当计算机的字长为 4 字节（一个字节表示 8 位）时，要读取的数据应该位于 4 的某个倍数的内存偏移处。如果不是这种情况，例如数据从第 14 个字节而不是第 16 个字节开始，然后计算机必须读取两个 4 字节块并在读取请求的数据之前进行一些计算，否则可能会产生对齐错误。即使前一个数据结构在第 14 个字节结束，下一个数据结构也应该从第 16 个字节开始。在两个数据结构之间插入两个填充字节，将下一个数据结构对齐到第 16 个字节

内存必须是multiple of 4 bytes 才能更快地访问，而reduce computation 必须是better performance。 因此，如果内存在大多数情况下通常是 4 字节块的地址字节可寻址，那么我们知道下一个地址将从哪里开始，例如如上所述，如果您最终得到14 bytes（应该是 16 字节 4*4 = 16），那么您知道必须使用多少填充 16-14 = 2 bytes padding。这就是为什么在未对齐的内存中使用填充。