Tại sao lại ưu tiên liên kết cấu trúc dữ liệu?

Question

Loại của mỗi thành viên của cấu trúc thường có một căn chỉnh mặc định là thành phần cấu trúc i.e.each được căn chỉnh trên một ranh giới được xác định trước. Vì lý do này đệm được thực hiện trong ví dụ wiki sau:

struct MixedData 
{ 
    char Data1; 
    short Data2; 
    int Data3; 
    char Data4; 
}; 



struct MixedData /* After compilation in 32-bit x86 machine */ 
{ 
    char Data1; /* 1 byte */ 
    /* 1 byte for the following 'short' to be aligned on a 2 byte boundary 
assuming that the address where structure begins is an even number */ 
    char Padding1[1]; 
    short Data2; /* 2 bytes */ 
    int Data3; /* 4 bytes - largest structure member */ 
    char Data4; /* 1 byte */ 
    char Padding2[3]; /* 3 bytes to make total size of the structure 12 bytes */ 
}; 

sự (thực tế) Vì lý do đó sự liên kết cần được bảo tồn là gì?

Answer 1

Đọc và ghi không được ký hiệu thường yêu cầu CPU tìm nạp hai từ liền kề từ bộ nhớ (thay vì chỉ một) và áp dụng một số phép cộng bitwise bổ sung để thực hiện thao tác được chỉ định đúng cách.

Một số kiến ​​trúc, như x86 sẽ cho phép chi phí hiệu suất. Các kiến ​​trúc khác (đáng chú ý nhất là ARM), hoặc sẽ đưa ra một ngoại lệ (thường dẫn đến một tín hiệu SIGBUS cho một quá trình người dùng) hoặc thậm chí "vòng" địa chỉ đến ranh giới gần nhất có thể dẫn đến một số lỗi rất khó chịu.

Answer 2

Trên nhiều kiến ​​trúc, sắp xếp lần đọc và ghi từ và đến bộ nhớ chính nhanh hơn nhiều so với các đối tác không được ký hiệu của chúng.

Answer 3

Thông thường, cấu trúc được căn chỉnh trên một liên kết phụ thuộc bộ xử lý để truy cập chúng nhanh nhất có thể bằng cách sử dụng kích thước đăng ký 'tự nhiên' của bộ xử lý.

Đối với bộ vi xử lý 32 bit, đó là 4 byte (hoặc 32 bit), đối với bộ xử lý 64 bit là 8 byte.

Một số bộ vi xử lý (không phải x86) sẽ tạo ra lỗi nếu bạn cố gắng truy cập (nói) một int nếu nó không được căn chỉnh đúng ranh giới.

Giao tiếp giữa các thiết bị khác nhau là một lý do thực tế để duy trì sự liên kết. Với sự liên kết mặc định, cấu trúc này sẽ dài 24 byte, trong khi trên một bộ xử lý 64 bit, nó sẽ là 48 byte, và không phải của các mục ngoại trừ đầu tiên sẽ ở cùng một vị trí. Có thể thay đổi cấu trúc đệm bằng chỉ thị trình biên dịch/pragma có thể làm mất đi nhu cầu về padding thủ công được chỉ định trong ví dụ của bạn, nhưng điều này thường khác nhau đối với mỗi trình biên dịch.