所谓“对齐”

    最近在家重温一个视频教程时看到了“对齐”概念，这两个字好像老师上课也有提到过。对于一个词汇，我喜欢先从字面意思入手。为此我查了 一下牛掰的《现代汉语词典》，她是这么说的——对齐：1.使两个以上事物配合或接触得整齐。2.将[两个或更多的机器部件,尤指应互相平行或成行的部件]排到正确的位置或方向。这个应该就是生活中的对齐，就像军训的时候，教官常说，前后对齐，左右十公分云云。那么计算机中的对齐又是怎么回事呢？

    “现代计算机中内存空间都是按照byte划分的，从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始，但实际情况是在访问特定变量的时候经常在特定的内存地址访问，这就需要各类型数据按照一定的规则在空间上排列，而不是顺序的一个接一个的排放，这就是对齐。”这是度娘的解释，打个比方来说，现在每列有可以容纳8个人，我现在有一组6人，一组4人，在第一列中放置第一组6人后，我将第二组的4个人不是紧接在第一组的6个人之后，而是令起一组，让它到第二列去，这就是一种简单的对齐，这也是计算机中内存对齐的原理，而这个8就是一个标准，一般叫做对齐系数，每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)，其实就是一个标准，和学习数据结构课程中什么“平衡因子”之类的概念一样，知道是个标准就行。（为了获取更直观的概念，我找到了“计算机组成原理”课程中的一张图，a可以认为是不采用对齐，而b则是使用对齐后计算机内存分配的结果。）

    那么问题来了，为什么要使用对齐这种方法呢？固然美观，但我们是看不到的，其实对齐很大程度上是以空间换效率的一种做法。我们知道，各个硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取。其他平台可能没有这种情况， 但是最常见的是如果不按照适合其平台的要求对数据存放进行对齐，会在存取效率上带来损失。比如有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个int型（假设为 32位）如果存放在偶地址开始的地方，那么一个读周期就可以读出，而如果存放在奇地址开始的地方，就可能会需要2个读周期，并对两次读出的结果的高低 字节进行拼凑才能得到该int数据。显然在读取效率上下降很多。就像一个编制，我们需要有一个标准，比如小明和小花关系非常好，如胶似漆，缠缠绵绵，他们俩在编制上可以认为是一个整体啊，而你要把小明分到第一组最后，把小花分到第二组第一个，那岂不是很不方便他们互相传情达意么？

    其实，对齐的工作计算机一般都自动为我们做了，以至于我们经常不会感觉到它的存在。我们可以用C语言的结构体来做个实验。比如

这段简单的代码，你可以会以为结果是9，看到结果傻了吧？但没错，由于计算机的自动对齐机制，以4为编制更适合这个结构体的管理和读取，我们的char型就空空占据了4个byte的容量。

    要改变这种情况其实非常简单，只要使用预编译指令#pragma pack (value）来告诉编译器，使用我们指定的对齐值来取代缺省的。比如

问题就解决啦！（当然好像也没什么大不了的。）关于对齐，个人认为如果不是喜欢琢磨的话，知道这么回事就行了，当然如果要成为大神，对计算机内存的分配自然要有很深的造诣。

（初次发文，请多指教！）

                                                                                                                                --Kris于娄底

                                                                                                                                 2015.1.28