汇编程序和字对齐

Question

今天我了解到，如果你声明一个 char 变量（它是 1 个字节），汇编器实际上在内存中使用了 4 个字节，因此边界位于字大小的倍数上。

如果 char 变量无论如何都使用 4 个字节，那么将其声明为 char 有什么意义？为什么不将其声明为 int？他们不是使用相同数量的内存吗？

Answer 1

当您使用汇编语言编写并为一个字符声明空间时，汇编程序会为一个字符分配空间，而不会再分配空间。（我写的是关于常见的汇编程序。）如果要在汇编语言中对齐对象，则必须为此目的包含汇编程序指令。

当您用 C 编写并且编译器将其转换为汇编和/或机器代码时，可能会填充字符的空间。通常这样做不是因为字符对象的对齐优势，而是因为您在程序中声明了一些东西。例如，考虑当您声明时会发生什么：

char a;
char b;
int i;
char c;
double d;

一个天真的编译器可能会这样做：

a在相关内存的开头分配一个字节，它恰好与 16 个字节的倍数对齐。
为分配下一个字节b。
然后它想放置int i需要四个字节的。在这台机器上，int对象必须对齐到四个字节的倍数，否则试图访问它们的程序将崩溃。因此编译器跳过两个字节，然后为i.
为分配下一个字节c。
跳过七个字节，然后为留出八个字节d。这使得d对齐到 8 个字节的倍数，这对这个假设的机器是有益的。

因此，即使使用简单的编译器，字符对象本身也不需要四个完整的字节。它可以与相邻角色对象或其他不需要更大对齐的对象共享。但是会浪费一些空间。

一个更聪明的编译器会这样做：

这种重新排序避免了浪费空间，任何体面的编译器都会将它用于可以自由安排的内存（例如堆栈上的自动对象或全局内存中的静态对象）。

当您在结构中声明成员时，编译器需要使用您声明成员的顺序，因此它无法执行这种重新排序以节省空间。在这种情况下，声明角色对象和其他对象的混合可能会浪费空间。