在C語言程序開發中，有時有經驗的程序員會提起“內存對齊”一詞，事實上，這也是C語言中結構體的 size 不等于它所有成員 size 之和的原因（C語言中的結構體的size，并不等于它所有成員size之和，為什么？），那么，C語言程序為什么要“內存對齊”呢？

為什么要“內存對齊”？

因此，對于C語言程序中的一些數據而言，進行“內存對齊”至少有以下幾點好處：

CPU 總是以字大小訪問數據

假設在C語言程序開發中，我們在內存里定義了下面這樣的數據結構：

struct mystruct { char c; // one byte int i; // four bytes short s; // two bytes}

在 32 位處理器上，上述數據結構可能會被按照下圖這樣排列（即所謂的“內存對齊”）：

此時，處理器訪問結構體 mystruct 的任意一個成員都只需一次訪問。如果沒有內存對齊，mystruct 的各個成員在內存中緊密排列，如下圖：

此時，如果處理器需要從 0x05 處讀取 16 位數據，處理器將不得不從 0x04 處讀取一個字（這里等于 4 字節），然后左移一個字節，將結果放入 16 位寄存器中。

如果處理器需要從 0x01 處讀取 32 位數據，效率就降低至少 2 倍了：處理器不得不從 0x00 處讀取一個字，并且左移一個字節，然后從 0x04 處再讀取一個字，并且右移 3 個字節，最終使用 OR 位運算將兩次讀取結果拼接，才能達成目的。

空間

，如果體系架構可以確定 2 個 LSB 總是 0（例如 32 位機器），那么它可以訪問 4 倍多的內存（2 個位能夠表示 4 個不同狀態）。從一個地址中去掉 2 個 LSB，將得到 4 字節的內存對齊，或者說“跨距”，因為地址每增加一，它就有效的增加 bit 2，而不是 bit 0。（鑒于低 2 位總是 00）

這甚至會影響系統的物理設計：如果地址總線的需要少 2 位，CPU 上的管腳就可以少 2 個。

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本文標題：有經驗的C語言程序常說的“內存對齊”，原因究竟是什么？
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