为什么Go语言有时也需要考虑对齐的问题-创新互联

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CPU 访问内存时，并不是逐个字节访问，而是以字长（word size）为单位访问。比如 32 位的 CPU，字长为 4 字节，那么 CPU 访问内存的单位也是 4 字节。

这么设计的目的，是减少 CPU 访问内存的次数，加大 CPU 访问内存的吞吐量。比如同样读取 8 个字节的数据，一次读取 4 个字节那么只需要读取 2 次。

下面我们来看看，编写程序时，变量在内存中是否按内存对齐的差异。假设我们有如下结构体：

struct Foo { uint8_t a; uint32_t b;}

示意图如下：

我们假设 CPU 以 4 字节为单位读取内存。

如果变量在内存中的布局按 4 字节对齐，那么读取 a 变量只需要读取一次内存，即 word1；读取 b 变量也只需要读取一次内存，即 word2。

而如果变量不做内存对齐，那么读取 a 变量也只需要读取一次内存，即 word1；但是读取 b 变量时，由于 b 变量跨越了 2 个 word，所以需要读取两次内存，分别读取 word1 和 word2 的值，然后将 word1 偏移取后 3 个字节，word2 偏移取前 1 个字节，最后将它们做或操作，拼接得到 b 变量的值。

显然，内存对齐在某些情况下可以减少读取内存的次数以及一些运算，性能更高。

另外，由于内存对齐保证了读取 b 变量是单次操作，在多核环境下，原子性更容易保证。

但是内存对齐提升性能的同时，也需要付出相应的代价。由于变量与变量之间增加了填充，并没有存储真实有效的数据，所以占用的内存会更大。这也是一个典型的空间换时间的应用场景。

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