内存对齐是什么？为什么需要考虑内存对齐？

产生原因：

野指针通常由于不正确管理指针生命周期引起。

悬浮指针通常由于在函数中返回局部变量的引用引起。

如何避免悬浮指针

避免在函数中返回局部变量的引用。

使用返回指针或智能指针而不是引用，如果需要在函数之外使用函数内部创建的对象。

内存对齐是什么？为什么需要考虑内存对齐？

1. 什么是内存对齐

内存对齐是指数据在内存中的存储起始地址是某个值的倍数。

在C语言中，结构体是一种复合数据类型，其构成元素既可以是基本数据类型（如int、long、float等）的变量，也可以是一些复合数据类型（如数组、结构体、联合体等）的数据单元。在结构体中，编译器为结构体的每个成员按

其自然边界（alignment）分配空间。各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储，第一个成员的地址和整个结构体的地址相同。

为了使CPU能够对变量进行快速的访问，变量的起始地址应该具有某些特性，即所谓的“对齐”，比如4字节的int 型，其起始地址应该位于4字节的边界上，即起始地址能够被4整除，也即“对齐”跟数据在内存中的位置有关。如果

一个变量的内存地址正好位于它长度的整数倍，他就被称做自然对齐。

比如在32位cpu下，假设一个整型变量的地址为0x00000004(为4的倍数)，那它就是自然对齐的，而如果其地址为 0x00000002（非4的倍数）则是非对齐的。现代计算机中内存空间都是按照byte划分的，从理论上讲似乎对任何类

型的变量的访问可以从任何地址开始，但实际情况是在访问特定类型变量的时候经常在特定的内存地址访问，这就需要各种类型数据按照一定的规则在空间上排列，而不是顺序的一个接一个的排放，这就是对齐。

1. 为什么需要考虑内存对齐

需要字节对齐的根本原因在于CPU访问数据的效率问题。假设上面整型变量的地址不是自然对齐，比如为 0x00000002，则CPU如果取它的值的话需要访问两次内存，第一次取从0x00000002-0x00000003的一个short，

第二次取从0x00000004-0x00000005的一个short然后组合得到所要的数据，如果变量在0x00000003地址上的话则要访问三次内存，第一次为char，第二次为short，第三次为char，然后组合得到整型数据。

而如果变量在自然对齐位置上，则只要一次就可以取出数据。一些系统对对齐要求非常严格，比如sparc系统，如果取未对齐的数据会发生错误，而在x86上就不会出现错误，只是效率下降。

各个硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取。

比如有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个int型（假设为32位系统）如果存放在偶地址开始的地方，那么一个读周期就可以读出这32bit，而如果存放在奇地址开始的地方，就需要2个读周期，并对两次读出的结果的高低

字节进行拼凑才能得到该32bit数据。显然在读取效率上下降很多。

大多数计算机硬件要求基本数据类型的变量在内存中的地址是它们大小的倍数。例如，一个 32 位整数通常需要在内存中对齐到 4 字节边界。

内存对齐可以提高访问内存的速度。当数据按照硬件要求的对齐方式存储时，CPU可以更高效地访问内存，减少因为不对齐而引起的性能损失。