为什么C中的双精度是8字节对齐？

Question

我正在阅读一篇关于内存中数据类型对齐的文章（here)，我无法理解一点，即

  

请注意，双变量将在32字节边界上分配   位机并需要两个存储器读周期。在64位机器上，   根据库数，双变量将分配在8字节上   边界并且只需要一个存储器读周期。

我的疑问是：为什么需要在8字节边界上分配双变量而不是4字节？如果它仍然分配在4字节边界上，我们只需要2个存储器读周期（在32位机器上）。如果我错了，请纠正我。

此外，如果某人有一个关于成员/内存对齐的好教程，请分享。

Answer 1

在2 ^ N的边界上对齐大小为2 ^ N的数据值的原因是为了避免该值在高速缓存行边界上分割的可能性。

x86-32处理器可以在最多两个32位内存读取中从任何字边界（8字节对齐或不对齐）获取双精度。但是，如果值在高速缓存行边界上分割，那么获取第二个字的时间可能会很长，因为需要从内存中获取第二个高速缓存行。这会不必要地产生差的处理器性能。 （实际上，当前的处理器一次不从存储器中取出32位;它们倾向于在更宽的总线上获取更大的值以实现真正高的数据带宽;实际的时间来获取两个字，如果它们在同一个缓存行中，并且已经缓存，可能只有1个时钟。

这种对齐方案的自由结果是这些值也不跨越页面边界。这样可以避免在数据提取过程中发生页面错误。

因此，出于性能原因，您应该在8字节边界上对齐双精度数。编译器知道这一点并且只是为你做。

Answer 2

将边界上的值与其大小对齐使得它很容易被分割为两个缓存行。拆分两个cachlines中的值意味着在将缓存行驱逐到后备存储时需要额外的工作（两个缓存行将被逐出;而不是一个），这是无用的内存总线负载。

Answer 3

32位架构上的双字节8字节对齐并不会减少内存读取，但在减少缓存访问方面仍然可以提高系统性能。请阅读以下内容： https://stackoverflow.com/a/21220331/5038027

Answer 4

请参阅此Wiki文章，了解double precision floating point format

内存周期数取决于您的硬件架构，它决定了您拥有多少个RAM bank。如果你有一个32位架构和4个RAM存储区，你只需要2个存储周期来读取。（每个RAM存储区贡献1个字节）