文章目錄

• 一、前言
• 二、內(nèi)存對齊為4個(gè)字節(jié)的好處
• 三、內(nèi)存對齊的目的是以空間換取速度
• • 3.1、內(nèi)存對齊為4的例子
  • 3.2、內(nèi)存沒有使用內(nèi)存對齊的例子
• 四、掌握內(nèi)存對齊的必要性

一、前言

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內(nèi)存對齊的目的是為了提高CPU讀寫內(nèi)存里數(shù)據(jù)的速度?，F(xiàn)代的CPU讀取內(nèi)存并不是一個(gè)一個(gè)字節(jié)挨著讀取，這樣做的效率非常低?，F(xiàn)代的CPU一般以4個(gè)字節(jié)(32bit數(shù)據(jù)總線）或者8個(gè)字節(jié)（64bit數(shù)據(jù)總線）為一組，一組一組地讀寫內(nèi)存里的數(shù)據(jù)。

二、內(nèi)存對齊為4個(gè)字節(jié)的好處

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首先，了解一下CPU從內(nèi)存里讀取數(shù)據(jù)的流程：
第一步，CPU通過地址總線，找到該數(shù)據(jù)的位置。
第二步，通過控制總線，發(fā)送讀取數(shù)據(jù)的指令。
第三步，通過數(shù)據(jù)總線，從內(nèi)存里獲取該數(shù)據(jù)的內(nèi)容。

內(nèi)存對齊使用4個(gè)字節(jié)的原因有：

STM32單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線與地址總線都是32bit（4個(gè)字節(jié)）。

方便DMA的搬運(yùn)，DMA搬運(yùn)的最大內(nèi)存是32bit（4個(gè)字節(jié)）。

三、內(nèi)存對齊的目的是以空間換取速度

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3.1、內(nèi)存對齊為4的例子

/* 先來一個(gè)簡單的結(jié)構(gòu)體 */ struct {char a;int b;}Test2;

CPU讀取內(nèi)存里數(shù)據(jù)的過程：

想找變量a：第一次讀取就能找到。

想找變量b：第二次讀取就能找到。
這一點(diǎn)很重要，變量a與變量b各自只需要1次尋址就能完成讀取。接下來看一看內(nèi)存如果沒有使用內(nèi)存對齊的例子（當(dāng)我不知道內(nèi)存對齊時(shí)，我也是誤以為內(nèi)存里的數(shù)據(jù)是這樣分布的！）

3.2、內(nèi)存沒有使用內(nèi)存對齊的例子

如果內(nèi)存沒有使用內(nèi)存對齊的話，構(gòu)想的內(nèi)存分布如下：

CPU讀取數(shù)據(jù)的過程：

想找變量a：第一次讀取就能找到。

想找變量b：先讀取第一組內(nèi)存的后三個(gè)字節(jié)，接著再讀取第二組內(nèi)存的第一個(gè)字節(jié)，最后將所有字節(jié)合并為4個(gè)字節(jié)。

如果內(nèi)存沒有使用內(nèi)存對齊的話，CPU為了獲取變量b花掉了兩次地址尋址，接著還要將字節(jié)合并。所以，內(nèi)存對齊可以有效地提高CPU讀寫內(nèi)存的速度，但是浪費(fèi)一點(diǎn)空間。

四、掌握內(nèi)存對齊的必要性

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了解內(nèi)存對齊的作用后，就能弄懂為什么編譯器要對某些內(nèi)存做了填充。比如本章節(jié)的例子，如果結(jié)構(gòu)體里只有一個(gè)char與int變量，無論是char變量在前，還是int變量在前，都肯定會(huì)浪費(fèi)3個(gè)字節(jié)被用于填充，湊夠4個(gè)字節(jié)變成一組數(shù)據(jù)被CPU一次性讀取。
不過，當(dāng)掌握內(nèi)存對齊的知識(shí)點(diǎn)后，上一章節(jié)的例子就能避免更多的內(nèi)存被浪費(fèi)了。C語言 | 內(nèi)存對齊01 - 什么是內(nèi)存對齊

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C语言 | 内存对齐02 - 为什么会有内存对齐？它解决了什么问题的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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