一篇文章带你了解C语言内存对齐解决的问题

一、内存对齐为4个字节的好处

首先,了解一下CPU从内存里读取数据的流程:

第一步,CPU通过地址总线,找到该数据的位置。

第二步,通过控制总线,发送读取数据的指令。

第三步,通过数据总线,从内存里获取该数据的内容。

一篇文章带你了解C语言内存对齐解决的问题_第1张图片

内存对齐使用4个字节的原因有:

1.STM32单片机的数据总线与地址总线都是32bit(4个字节)。

2.方便DMA的搬运,DMA搬运的最大内存是32bit(4个字节)。

二、内存对齐的目的是以空间换取速度

2.1、内存对齐为4的例子

/* 先来一个简单的结构体 */
struct
{
	char a;
    int  b;

}Test2;

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CPU读取内存里数据的过程:

1.想找变量a:第一次读取就能找到。

2.想找变量b:第二次读取就能找到。

这一点很重要,变量a与变量b各自只需要1次寻址就能完成读取。接下来看一看内存如果没有使用内存对齐的例子(当我不知道内存对齐时,我也是误以为内存里的数据是这样分布的!)

2.2、内存没有使用内存对齐的例子

如果内存没有使用内存对齐的话,构想的内存分布如下:

一篇文章带你了解C语言内存对齐解决的问题_第3张图片

CPU读取数据的过程:

1.想找变量a:第一次读取就能找到。

2.想找变量b:先读取第一组内存的后三个字节,接着再读取第二组内存的第一个字节,最后将所有字节合并为4个字节。

如果内存没有使用内存对齐的话,CPU为了获取变量b花掉了两次地址寻址,接着还要将字节合并。所以,内存对齐可以有效地提高CPU读写内存的速度,但是浪费一点空间。

三、掌握内存对齐的必要性

了解内存对齐的作用后,就能弄懂为什么编译器要对某些内存做了填充。比如本章节的例子,如果结构体里只有一个char与int变量,无论是char变量在前,还是int变量在前,都肯定会浪费3个字节被用于填充,凑够4个字节变成一组数据被CPU一次性读取。

总结

本篇文章就到这里了,希望能给你带来帮助,也希望您能够多多关注脚本之家的更多内容!

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