在计算机内存中,访问不是以字节(byte)为单位,而是以“字”(word)或“双字”(double word)为单位。一个字对应着2个字节,一个双字对应着4个字节。如果没有字节对齐,那么在访问一个字或双字时,就会跨越两个内存块,增加了读取内存的时间成本,从而导致访问速度的下降。
1字节对齐可以避免这种跨越现象的发生,将多个内存块对齐成一个4字节的块,访问速度就从此得到提升。
在计算机中,CPU读取内存的速度非常快。然而,当CPU需要读取数据时,如果读取的数据跨越两个内存块,那么就需要进行两次内存读取。对于深度学习等需要进行大量矩阵计算的应用,这种影响可以累计到成百上千甚至数十万次内存读取操作,即使每个读取操作都只多耗费几个时钟周期,累加起来也会产生较大的影响。
1字节对齐可以避免这种情况的发生,更少的内存访问增加了应用程序的执行效率。特别是在多线程和并行处理的情况下,一对一的1字节序列和CPU存储结构之间的一致性可以进一步提高代码执行效率。
在系统开发中,内存泄漏一直是一个比较棘手的问题。当程序分配内存时,内存必须进行相应的释放才能被操作系统回收,否则就会发生内存泄漏。
在使用不同大小的变量时,如果没有进行字节对齐,就会导致内存泄漏的发生。比如,如果将一个占用3个字节的变量对齐到4个字节边界,那么多余的1个字节就因而会浪费。如果系统没有及时释放这些内存空间,就会导致内存泄漏的情况,可能会引发诸如死机、程序异常退出等问题。
字节对齐还可以提高代码的可移植性。不同的处理器、不同的操作系统对字节对齐的标准是不同的。在一些高性能、高并发的应用中,如果代码不进行字节对齐处理,那么就可能会导致玄学错误(如常见的段错误),降低代码的可移植性和可靠性。
因此,在进行系统开发和应用开发时,为了方便移植、提高效率和稳定性,需要进行字节对齐处理。