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。

在这里插入图片描述

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）。

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

}Test2;

在这里插入图片描述

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！）

如果内存没有使用内存对齐的话，构想的内存分布如下：

在这里插入图片描述

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。

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。