PS: 写在前面
字节对齐这玩意我一直没明白到底是，怎么对齐，今天在牛客上的一道题目，让我大概了解了，字节对齐

这文章拖了好久都没完善，最近整理文章才发现

# 理论

先来补充一些理论.

# 什么是字节对齐？

理论上计算机对于任何变量的访问都可以从任意位置开始，
然而实际上系统会对这些变量的存放地址有限制，
通常将变量首地址设为某个数 N 的倍数，这就是字节对齐

简单来说呢就是，变量理论上可以从任何地址开始，但是因为某种原因，事实上变量的地址只能是某个数的 n 倍
至于什么原因这就涉及到为什么要字节对齐

# 为什么要字节对齐

官话就是:

为了保证数据存取正常。由于硬件平台限制，并不是所有平台都是支持任何地址的内存存储数据
提高 CPU 对内存的访问速度

第一点我就不加细说了.
第二点，大概解释一下，CPU 对于内存的操作粒度一般是 N 的整数倍。对于大部分 ARM 架构的 CPU 都是不支持非字节对齐的数据存储.

凡事都会有例外，所以对应的 x86 架构的 CPU, 是可以支持，非字节对齐的数据存储，但是对于非字节对齐的数据也不是一次读出 4 字节，而是采取多次读取对齐的内存，然后进行拼接
例如，每一次读取 4byte. 如果地址任意存储，存在一个变量 a , 大小为 2 byte, 位于 0x03~0x04 的上.

当 CPU 需要操作这个变量时，CPU 就要先从 0x00 处读一次数据，取最后一部分，再从 0x04 读取一次数据取出第一个字节，然后合并在一起组成变量 a
这样就会大大降低 CPU 访存的效率.

# 字节对齐的规则

下面的结论均为系统默认对齐规则下进行的：

	struct stu1 {
	char a[18];
	double b;
	char c;
	int d;
	short e;
	};

# 结构体中间

各结构体的起始地址按照各个类型变量默认规则进行摆放

char 类型变量除外，char 类型变量一般遵循 2 的倍数地址开始存储.

# 结构体最后

以结构体内最大的变量类型为准.

如果是像 int 类型是 4 个字节的，并且结构体的结尾地址不满足 4 的倍数，则需向离最近的 4 的倍数地址进行补齐；

如果是像 double 类型是 8 个字节，并且结构体的结尾地址不满足 8 的倍数，则需向离最近的 8 的倍数地址补齐；

以此类推……

# 结构体嵌套

子结构体的成员变量起始地址要视子结构体中最大变量类型决定

比如 struct a 含有 struct b ， b 里有 char，int，double 等元素，那 b 应该从 8 的整数倍开始存储

	struct stu2 {
	char x;
	int y;
	double z;
	char v[6];
	};
	struct stu1 {
	union u1 {
	int a1;
	char a2[5];
	}a;
	struct stu2 b;
	int c;
	};

# 数组成员

比如 char a[5] ，它的对齐方式和连续写 5 个 char 类型变量是一样的，也就是说它还是按一个字节对齐.

# 含联合体（union）成员

取联合体中最大类型的整数倍地址开始存储

# 思考：为什么 CPU 不从 3~4 直接读取变量 `a`

当我看到网上的对字节对齐的解释的时候，说到上面第二点就不说了。我相信肯定不止我一个人想过这样的问题
为什么不从 x 开始往后读 N 个字节？

其实这取决于 CPU 是否支持非对齐存储，如果处理可以支持不对齐读取，那么对不对齐并不会影响到数据的正确性。但是，还是会影响到处理器将数据读入内粗的速度

对齐访问允许处理器高效地使用其数据总线，对齐访问使得内存子系统可以更有效地工作，减少缓存行的分裂和合并.

不支持非对齐访问可以简化 CPU 的设计，减少硬件复杂性和制造成本。尤其是对微处理器来说

# 参考文献

[1] 【C/C++】内存对齐

大道五十，天衍四十九，人遁其一！

C,学习笔记