C++基础面试题 | 什么是内存对齐？为什么需要内存对齐？

回答重点

内存对齐是指计算机在访问内存时，会根据一定规则将数据存储在合适的起始地址上，通常是数据大小的整数倍。这样做可以提升CPU的访问效率，特别是在读取和写入数据时。

为什么要内存对齐？主要有以下几个原因：

1. 性能提升：对齐后的数据操作可以让CPU在一次内存周期内更高效地读取和写入，减少内存访问次数。
2. 硬件限制：某些架构要求数据必须对齐，否则可能会引发硬件异常或需要额外的处理时间。
3. 可移植性：代码在不同架构上运行时，遵从内存对齐规则可以减少潜在问题。

扩展知识

1. 对齐要求：不同的数据类型有不同的对齐要求。例如，32位系统中，int通常要求4字节对齐，而double可能要求8字节对齐。编译器会根据这些要求来调整结构体成员变量的布局。

2. 填充字节：为了保证对齐，编译器有时会在数据成员之间插入一些填充字节（padding bytes），这些字节本身不存储有效数据，仅用于使下一个成员变量满足对齐要求。

3. 控制内存对齐：在C/C++中，可以使用编译器提供的关键字或扩展指令来控制数据的对齐方式，如#pragma pack指令。

4. 与缓存一致性相关：内存对齐时，缓存系统更有效地工作，减少cache miss的概率。