Go小记 - 指针运算和内存对齐

Posted by YaPi on April 16, 2020

为什么需要内存对齐

  • 平台原因(移植原因):不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的;某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据,否则抛出硬件异常(32位平台上运行64位平台上编译的程序要求必须8字节对齐,否则发生panic)
  • 性能原因:数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于,为了访问未对齐的内存,处理器需要作两次内存访问;而对齐的内存访问仅需要一次访问

我们知道计算机中内存是以字节为单位划分的,CPU通过地址总线来访问内存,CPU一个时钟周期内能处理多少字节的数据, 就命令地址总线读取几个字节的数据。举个例子:32位的CPU,一次能处理32bit的数据,也就是4字节的数据,那么CPU就 命令地址总线一次性读取4字节的数据,即每次的步长都为4字节,只对地址是4的整倍数的地址进行寻址,比如:0,4,8,100等进行寻址。 对于程序来说,一个变量的地址最好刚在一个寻址步长内,这样一次寻址就可以读取到该变量的值,如果变量跨步长存储,就需要寻址两次 甚至多次然后再进行拼接才能获取到变量的值,效率明显就低了,所以编译器会进行内存对齐,以保证寻址效率。

32位CPU为例,寻址步长为4,程序中如果一个int变量的地址为8,那么一次寻址就可以拿到该变量的值,如果int变量的地址为10, 那么需要先寻址地址为8的地址拿到数据的一部分,再寻址12的地址拿到另一部分,然后再进行拼接

指针运算

type W struct {
   b int32
   c int64
}
var w *W = new(W)
//这时w的变量打印出来都是默认值0,0
fmt.Println(w.b,w.c)

//现在我们通过指针运算给b变量赋值为10
b := unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(w)) + unsafe.Offsetof(w.b))
*((*int)(b)) = 10
//此时结果就变成了10,0
fmt.Println(w.b,w.c)