烦请哪位老大可以介绍一下C语言中的内存对齐的原理和实现？

liuiang

给楼上加2分吧，虽然还是没太看懂。

liuiang

向楼上学习，顺便也唠叨几句。

针对楼主问题，我不确定是函数原型看不懂还是函数实现代码看不懂，所以胡乱说说。

内存分配会返回一个指针，那么对齐就意味着，返回的指针所指向的空间的访问地址是对齐的，

如果是2字节对齐，那么地址最低1bit一定是0，返回地址一定能被2整除，如果是4字节对齐则最低2 bits一定是0，

返回地址一定能被4整除，如果是16字节对齐则最后4bits一定是0，同样该地址可以被16整除。

原理4楼说的很清楚了，就是预先多分配一些空间，然后将返回的地址根据输入的对齐参数，向后偏移，返回即可。

实现则比较多，有一些也比较复杂，网上搜索了一下，建议你先看malloc的实现：

顺便给个链接参考：http://blog.csdn.net/dog250/article/details/5302958

malloc实现理解之后，对齐malloc其实就是一个简单变形，参考下图：

1.   p = memalign(16, 100);
   
2.        ______
   
3.       |      |
   
4.       |      |
   
5.         ...
   
6.       |      |
   
7.       |      |
   
8.       |      |
   
9.   p-> |______| 0x-------0
   
10.       |      | 0x-------F
    
11.       |      | 0x-------E
    
12.       |      | <- 我是一个管理分配出来的内存块的数据结构对象，我不知道我的起始地址应该是多少，
    
13.       |______|    但我知道我的结束地址是根据用户参数内存对齐的，比如这个例子俺们是16字节对齐
    

复制代码

现在楼主主要问题回答基本完成，既然大家都在扯，我也扯扯。

问题是：我们为什么需要对齐的内存？

简单的回答：效率。但根本原因是----硬件。反过来说，如果一个处理器或者一个硬件设备，他“可以”访问所有的

地址空间而不管地址是否是对齐的，并且效率完全都是一样的，那么我们可以认为，在这样的系统中，是不需要

专门进行对齐操作。但事实上这种假设在现代计算机系统中基本上是不成立的，主要包括：

1，硬件设备在进行DMA或者其他访问操作的时候，需要cache对齐或者page对齐，典型的是应用程序希望对IO设备
   进行直接操作的时候，会采用O_DIRECT选项，事实上是希望系统进行零拷贝，那么对于读写的buf就需要进行
   对齐操作，以方便硬件的访问。大部分的外设对内存对齐都会有不同程度的要求，嵌入式领域的SOC要求
   格外多。

2，Cache的对齐，楼上大侠们见解都很独到，这里不再罗嗦

3，Cpu本身访问数据的对齐要求。这里包含两个方面：

     第一是有些低端处理器，为了降低复杂度和功耗，设计的时候就需要程序指令对内存的访问必须遵循某些
         对齐要求，比如一些ARM或者MIPS。很多人觉得支持不对齐访问是个很简单的事情，其实不然，如果不对齐
         访问跨cache line，那么处理器需要同时处理器两个cache line的状态，同样推而广之，如果访存指令
         针对的地址跨了page，那么TLB要同时处理器两个page，相关问题可以对照楼上一些讨论编译器，数据类型，
         相关的论述查资料理解，这里也不展开了。

     第二是即使一些处理器支持不对齐访问，但仍旧有一些特殊指令对对齐有限制，典型的是原子指令，如x86下的
         CMPXCHG8B/16B，另外多媒体指令为了提升性能，也有一些有限制，这些都与cache和总线相关，
         这里也不展开了。

可能还有一些遗漏，希望有人可以补充。

liuiang

其实我只是路过打酱油的。