内存对齐的影响

先说理论的：为何要内存对齐？

1、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。

2、 性能原因：经过内存对齐后，CPU的内存访问速度大大提升。

图一：



这是普通程序员心目中的内存印象，由一个个的字节组成，而CPU并不是这么看待的。

图二：



CPU把内存当成是一块一块的，块的大小可以是2，4，8，16字节大小，因此CPU在读取内存时是一块一块进行读取的。块大小成为memory accessgranularity（粒度）本人把它翻译为“内存读取粒度”。

假设CPU要读取一个int型4字节大小的数据到寄存器中，分两种情况讨论：

1、数据从0字节开始

2、数据从1字节开始

再次假设内存读取粒度为4。

图三：



当该数据是从0字节开始时，很CPU只需读取内存一次即可把这4字节的数据完全读取到寄存器中。

当该数据是从1字节开始时，问题变的有些复杂，此时该int型数据不是位于内存读取边界上，这就是一类内存未对齐的数据。

图四：



此时CPU先访问一次内存，读取0—3字节的数据进寄存器，并再次读取4—5字节的数据进寄存器，接着把0字节和6，7，8字节的数据剔除，最后合并1，2，3，4字节的数据进寄存器。对一个内存未对齐的数据进行了这么多额外的操作，大大降低了CPU性能。

这还属于乐观情况了，上文提到内存对齐的作用之一为平台的移植原因，因为以上操作只有有部分CPU肯干，其他一部分CPU遇到未对齐边界就直接罢工了。

我所遇到的问题：

在项目中要按协议解析一接收到的字串，从中提取数据。

环境为MSP430，裸奔程序。

刚开始使用的方法是，取串中对应数据段的首地址，将其强制转换成目标数据的数据类型指针，再取其值，将该值赋予目标对象。

以下是示意代码：

/*******************code start**********************/

// 找到指定数据的地址，pcSrcData指向传入的数据，MY_DATA_IDX是所需提取数据的相对地址

pcSrcData += MY_DATA_IDX;

// 提取我所需要的数据

fMydata = *((float *)pcSrcData);

/*******************code end**********************/

分析此代码，实际上我是要从任意地址上访问一个四字节的FLOAT数据，可能遭遇以下3种情景：

地址对齐，访问成功，此情况纯属巧合；
地址未对齐，CPU具有在未对齐情况下，CPU依然支持通过多次访问移位操作，对程序来说也可认为是成功的；
地址未对其，CPU也不支持未对齐情况下的纠错处理。

很不幸，也很幸运，在测试时我就遇到了第三种情况。但又不完全相同，此时CPU仍在访问，不过它对地址进行了调整，将其调整为四字节对齐，这样它是能正常访问了，可我的数据却提取错了。

处理方法：

/*******************code start**********************/

// fMydata = *((float *)pcSrcData);将此语句改为下面这句

memcpy(&fMydata , pcSrcData, sizeof(float));

/*******************code end**********************/

从这件事吸取的经验是态度上要谨慎再谨慎，不能有侥幸心理。