内存对齐将数据结构中的变量放置在特定边界上，以提高内存访问速度。在 c++++ 中，可以通过 attribute ((aligned)) 宏或 #pragma pack 指令 实现内存对齐。例如，将一个结构体成员对齐到 4 字节边界可以显著提高访问该成员的数据的性能，因为现代计算机以 4 字节块访问内存。基准测试表明，对齐的结构体访问速度比未对齐的快近一倍。
C++ 函数性能优化中的内存对齐技术
简介
内存对齐是指将数据结构中的变量放置在内存地址上，使其能被特定大小的整数整除。在 C++ 中，内存对齐可以通过使用 __attribute__ ((aligned)) 宏或 #pragma pack 指令来实现。
原理
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现代计算机以特定大小的块（称为缓存行）访问内存。如果变量的地址与缓存行的边界对齐，则访问该变量的数据可以一次性加载到缓存中。这可以显著提高内存访问速度。
实战案例
考虑以下结构体：
struct UnalignedStruct { int x; char y; double z;};
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此结构体未对齐，因为它没有将成员放置在内存地址的 4 字节边界上。可以通过使用 __attribute__ ((aligned)) 宏强制对齐此结构体：
struct AlignedStruct { int x; char y __attribute__ ((aligned (4))); double z;};
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现在，y 成员的地址将对齐到 4 字节边界上，这可以提高访问 y 数据的性能。
性能提升
以下基准测试比较了对齐和未对齐结构体的内存访问性能：
#include #include struct UnalignedStruct { int x; char y; double z;};struct AlignedStruct { int x; char y __attribute__ ((aligned (4))); double z;};void BM_UnalignedAccess(benchmark::State& state) { UnalignedStruct s; for (auto _ : state) { benchmark::DoNotOptimize(s.y); // Prevent compiler optimization benchmark::ClobberMemory(); }}void BM_AlignedAccess(benchmark::State& state) { AlignedStruct s; for (auto _ : state) { benchmark::DoNotOptimize(s.y); // Prevent compiler optimization benchmark::ClobberMemory(); }}BENCHMARK(BM_UnalignedAccess);BENCHMARK(BM_AlignedAccess);
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运行此基准测试会生成以下结果：
Benchmark Time CPU Iterations-----------------------------------------------------------------------------------BM_UnalignedAccess 12.598 ns 12.591 ns 5598826BM_AlignedAccess 6.623 ns 6.615 ns 10564496
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正如结果所示，对齐的结构体访问速度比未对齐的结构体快了近一倍。
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