32位机器上“双”结构成员的填充逻辑[重复]

Posted 2023-03-06

【中文标题】32位机器上“双”结构成员的填充逻辑[重复]

【英文标题】：Padding logic of 'double' struct members on 32-bits machines [duplicate]

【发布时间】：2021-10-28 17:11:25

【问题描述】：

根据此链接https://www.geeksforgeeks.org/structure-member-alignment-padding-and-data-packing/，在数据总线大小 = 4 字节的 32 位机器上，'double' 类型的结构成员从 8 的倍数的地址开始。 但即使它们从 4 的倍数的地址开始，我们也需要 2 次加载才能将它们从内存中取出。所以我不明白起始地址是 8 的倍数的更严格限制的原因。

【参考方案1】：

在链接页面呈现的模型中，没有理由将double 的地址限制为八字节的倍数。它给出了四字节内存传输的数量作为对齐的原因，只要它们从四字节对齐的地址开始，就可以在两次传输中加载八个字节。不需要八字节对齐的地址。 （互联网上的某些网页质量不高也就不足为奇了。）

但是，“32 位机器”或“64 位机器”没有单一的定义。处理器和系统在几个方面有所不同，包括总线宽度（以及因此的基本内存传输大小）、处理器寄存器宽度、虚拟内存映射特性、指令集。没有任何一个可以使机器成为“32 位”或“64 位”。

处理器可能要求double 的地址为八字节对齐，因为它的指令集编码设计为没有double 的地址的低位。将double 加载到浮点寄存器中的“load double”指令可能无法以某种寻址形式指定地址的低三位；它们总是被认为是零。

另一个问题可能是处理器主要是 32 位处理器，具有 32 位通用寄存器，但具有 64 位总线。将 32 位项加载到通用寄存器只需要四字节对齐，因为处理器总是加载一些八字节对齐的 64 位，然后取高或低 32 位。 （可能它还会尽可能合并连续的 32 位加载指令，因此使用完整的 64 位。）

作为另一个答案，要求八字节对象的八字节对齐可以防止它们跨越缓存行或内存页面。

【参考方案2】：

我绝对不是专家，所以如果我错了，我也很想知道更多，但我看到强制对 8 个字节进行双重对齐的一个原因是因为 cpu 缓存。如果将双精度放在 4 字节对齐上，缓存可能只会获得双精度的一半并强制进行更多读取。通过强制对齐 8 个字节，它确保使用单个缓存行来读取整个双精度。

这个问题是类似的，why is data structure alignment important for performance? 并且给出的一些答案可能比我能为你解释得更好。