关于“对齐”

fufeiwxy

看了一些关于对于对齐的资料，但总有些不理解，比如：
struct {
          int n;
          char c;
          float f;
          double d;
} foo;
使用__alignof__(foo)，得到4。请问：
1 为何是4
2 如果foo的地址是40，那么， &foo.n = 40, &foo.c = 44, &foo.f = 48, &foo.d = 52,而d是8对齐，那么，就出现了不对齐的情况？！！(sizeof(foo) == 20)
3 cpu访问内存的颗粒度，是否可以在任务执行过程中被动态的更改？
4 希望牛人可以对对齐给予更多的解释

[ 本帖最后由 fufeiwxy 于 2006-10-9 13:42 编辑 ]

prc

用gcc3.4.2编译器
__alignof__(foo)=8
x->d的地址也与8对齐

在实际应用中需要动态改变cpu的颗粒度吗？我想事实上应该没有这样的需求吧

fufeiwxy

谢谢楼上的!我只是觉得,如果在程序的执行过程中,如果cpu的颗粒度不能改变，那么对于不同的对齐，比如：double的8和int的4以及char的1,还有什么意义？另外，对于一个32位的cpu，double类型的8字节对齐，cpu真的是一次读取8个字节么？

prc

地址对齐是基于以下的原理：以32位CPU为例，当CPU访问4对齐的内存地址时，CPU的访问效率最高，可以在一个周期内完成访问；所以编译器会自动把short(16-bit)变量按2对齐，int(32-bit)变量按4对齐。还有的CPU（比如mips），当CPU访问short变量地址是非2对齐，int变量地址是非4对齐的时候，CPU就会产生一个异常。

CPU的颗粒度是虚拟地址映射的概念，与对齐没什么关系。以x86为例，在保护模式下，一个段的颗粒度可以是1或者4K，一般都会设置成4K，它的意思是，在相同4K范围内的物理地址和虚拟地址是一一对应的。比如物理地址 0 对应虚拟地址 0x80000000，那么 0 + x 就对应 0x80000000 + x ( 0 <= x < 4096)。这就是通常所说的分页。

cjaizss

原帖由 prc 于 2006-10-10 10:25 发表
地址对齐是基于以下的原理：以32位CPU为例，当CPU访问4对齐的内存地址时，CPU的访问效率最高，可以在一个周期内完成访问；所以编译器会自动把short(16-bit)变量按2对齐，int(32-bit)变量按4对齐。还有的CPU（比如 ...

其实有的时候不是访问效率最高的问题，而是升级到无法这样访问的高度

fufeiwxy

我对“对齐“是这样理解的：
1 首先，澄清cpu访问颗粒度的问题，
   这里我所说的cpu访问颗粒度，不是虚拟地址中映射中那个，而是说对于有些cpu而言，访问内存一次读取2个字节，而有些cpu，一次访问内存读取4个字节到寄存器中，而有的（假设有）可能是一次读取一个字节。
http://www-128.ibm.com/developerworks/library/pa-dalign/
（不知道我翻译的准不准？！）
2 对于颗粒度为4的cpu，当变量的地址以4对齐的时候，cpu的读取效率最高；当颗粒度为2的时候，读取以2对齐的变量的时候，cpu的读取效率最高==>>这样，我推出，因为变量的对齐方式不同，所以，同一个cpu在执行程序的过程中，颗粒度会随之变化。而这种变化，可能是由汇编解释器在翻译成机器代码的过程中而加进的指令，控制cpu的某个管脚，使之变化为一次访问2个或者4个字节。
3 总之是有点乱！

fufeiwxy

5楼的是什么意思？能不能详细说一下！谢谢了阿

ww_dragon

关于对齐的解释，XD认为这篇文章写的很明白了
http://bigwhite.blogbus.com/logs/2005/08/1347304.html

ww_dragon

其实不同的系统对齐方式是不一样的，我们只要知道对其的原理就可以了，再根据具体的系统进行分析。

prc

We'll call the size in which a processor accesses memory its memory access granularity.
memory access granularity不是一个可配置的指标，它表示的是CPU处理内存的方式。
由于CPU将内存看成一个个chunk，那么当一个变量跨越2个chunk的时候，那么CPU就需要花费2个周期分别读取这两个chunk，再把着两部分拼起来，效率显然就不如访问对齐的变量高。或者有的CPU为了简单起见，在访问非对齐的变量时就会产生一个异常。