如果内存是字节可寻址的，为什么我们需要对齐填充？

Question

既然我们可以单独寻址内存的每个字节，为什么编译器要格外小心以确保结构及其成员与内存中的 32 位边界对齐？ 我在这里可能是错的，但是在 32 位系统上，从 0x0800 开始获取 4 个字节是不是和从 0x0801 开始获取 4 个字节一样快？

Answer 1

在大多数架构上，对自然对齐的数据类型执行读/写速度更快。在某些系统上，如果您尝试访问某些未对齐的类型，则会生成异常（即大多数情况下崩溃）。因此，一般来说，除非您有充分的理由不这样做，否则您总是希望保持自然对齐。

另请参阅相关 SO 问题和解答：

• 内存对齐的目的

• 为什么数据结构对齐对性能很重要？

• <一个href="https://stackoverflow.com/questions/1496848/does-unaligned-memory-access-always-cause-bus-errors">未对齐的内存访问是否总是会导致总线错误？

Answer 2

摘自维基百科：

例如，当计算机的字大小为 4 字节（一个字节表示 8 位）时，要读取的数据应该位于 4 的倍数的内存偏移处。如果不是这种情况，例如数据如果从第 14 个字节而不是第 16 个字节开始，那么计算机必须读取两个 4 字节块并在读取请求的数据之前进行一些计算，否则可能会产生对齐错误。即使前一个数据结构在第 14 个字节结束，下一个数据结构也应该从第 16 个字节开始。在两个数据结构之间插入两个填充字节，将下一个数据结构与第 16 个字节对齐

内存必须是4 字节的倍数，以便更快地访问并减少计算为了更好的性能。
因此，如果内存是地址字节可寻址的，在大多数情况下通常是 4 字节块，那么我们知道下一个地址将从哪里开始，例如如上所述，如果您最终得到 14 字节（应该为 16 字节 4*4 = 16) 那么您就知道必须使用多少填充 16-14 = 2 字节填充。这就是为什么在未对齐的内存中使用填充的原因。