c-堆栈上的数据对齐方式是什么

Question

我读K&R C(2(185p，其中一部分很难理解。

尽管机器各不相同，但每台机器都有一个限制性最强的类型：如果限制性最强类型可以存储在特定地址，那么所有其他类型也可以。在某些机器上，最严格的类型是双；在其他情况下，int或long就足够了。

我认为
大多数现代计算机都是字节可寻址的(通过wiki(。最小的数据类型char足以容纳任何堆栈区域。所以所有的数据类型都适用于任意的堆栈位置。但为什么会有这样的限制

在这个类似的问题中，

CPU通常要求(或者如果(某些类型的数据存储在某个值的倍数(2的幂(的地址，则工作效率更高。

这解释了我的问题。但我无法理解。这是否意味着堆栈中某些二次方(2，4，8，16，…，1024，2048，…(的地址需要某些类型
如果是，为什么？或者，如果我错了，它指的是什么？

Answer 1

对齐数据有两个原因：

• 硬件要求。某些机器只有在正确对齐的情况下才能访问内存中的数据。当然，您可以执行多次读取，并使用一些位算术来模拟从任何地址读取，但这将对性能造成破坏
• 性能。即使一台机器可以访问任何地址的任何数据，如果数据正确对齐，它的性能可能会更好

当然，这可能因机器而异，但"；适当地对齐"；通常意味着N位数据的地址可以被N/8整除。

因此，在对齐很重要的机器上，32位的int将被放置在可被4整除的存储器地址，64位的指针将被放置于可被8整除的存储地址，等等

你可以在结构中看到这一点。

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
typedef struct {
uint32_t u32;
void*    p;
uint8_t  u8;
} Struct;
int main(void) {
Struct s;
printf("%pn", (void*)&s.u32);
printf("%pn", (void*)&s.p);
printf("%pn", (void*)&s.u8);
printf("%pn", (void*)(&s+1));
printf("0x%zxn", sizeof(s));
}

$ gcc -Wall -Wextra -pedantic a.c -o a && ./a
0x7ffef5f775d0
0x7ffef5f775d8
0x7ffef5f775e0
0x7ffef5f775e8
0x18

这意味着我们有这个：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 0 1 2 3 4 5 6 7
+-------+-------+---------------+-+-------------+ 
| u32   |XXXXXXX| p             |*|XXXXXXXXXXXXX|   * = u8 
+-------+-------+---------------+-+-------------+   X = unused

注意u32和p之间浪费的空间。因此p正确对齐。

还要注意u8之后的浪费空间。这样，当你有一个它们的数组时，结构本身就会正确对齐。如果没有这个最后的填充，数组的第二个元素的u32和p将不会正确对齐。

最后，请注意，使用

typedef struct {
uint32_t u32;
uint8_t  u8;
void*    p;
} Struct;

会导致更小的结构。

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 
+-------+-+-----+---------------+
| u32   |*|XXXXX| p             |   * = u8 
+-------+-+-----+---------------+   X = unused