每種數(shù)據(jù)類型都有一個(gè)與之相關(guān)的隊(duì)列，這個(gè)隊(duì)列是由處理器架構(gòu)而非這個(gè)語(yǔ)言本身授權(quán)的。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)元素允許處理器以高效的方式從內(nèi)存中抓取數(shù)據(jù)，并由此提高性能。為了提供最佳的性能，編譯器試圖保持這種數(shù)據(jù)元素的隊(duì)列。在32位和64位的Linux系統(tǒng)上，英特爾®C++編譯器上使用著的數(shù)據(jù)類型典型對(duì)齊要求如下：

一般情況下，編譯器會(huì)在任何可能的時(shí)候都滿足這些數(shù)據(jù)元素的對(duì)齊要求。在使用英特爾®C++和Fortran編譯器的情況下，可以使用-align（C/C++，F(xiàn)ortran語(yǔ)言）編譯器開(kāi)關(guān)來(lái)強(qiáng)制或禁止自然對(duì)齊規(guī)則。對(duì)于通常含有不同類型的數(shù)據(jù)元素的結(jié)構(gòu)，編譯器試圖通過(guò)在元素之間插入未使用的存儲(chǔ)來(lái)保持的數(shù)據(jù)元素實(shí)現(xiàn)正確對(duì)齊。這種技術(shù)被稱為“填充”。此外，編譯器還會(huì)以它的最嚴(yán)格的對(duì)準(zhǔn)成員為基準(zhǔn)來(lái)對(duì)齊整個(gè)結(jié)構(gòu)。編譯器也可能會(huì)增加結(jié)構(gòu)的空間大小，必要的時(shí)候，編譯器會(huì)通過(guò)在結(jié)構(gòu)端部添加填充的方式來(lái)使其實(shí)現(xiàn)成倍的對(duì)齊。這就是所謂的“尾填充”。如此一來(lái)，填充就醫(yī)浪費(fèi)存儲(chǔ)空間的代價(jià)提升了性能。如果是英特爾®至強(qiáng)融核™協(xié)處理器，提供給應(yīng)用程序可用存儲(chǔ)的數(shù)量本身是有限的，這會(huì)帶來(lái)一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。

最佳設(shè)計(jì)方案：最大限度地減少內(nèi)存浪費(fèi)

開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)給結(jié)構(gòu)元素排序來(lái)最小化這種內(nèi)存浪費(fèi)，這樣最大/最寬的元素會(huì)排在前面，接著是第二寬的，依次排開(kāi)。下面的這個(gè)例子能為你闡明用結(jié)構(gòu)的空間大小給數(shù)據(jù)元素排序影響：

結(jié)構(gòu)s1有11個(gè)填充字節(jié)，如下表所示：

看看下面的結(jié)構(gòu)s2：

這個(gè)結(jié)構(gòu)只包含了3個(gè)尾填充的字節(jié)，如下圖所示：

這樣就節(jié)省了內(nèi)存。因此，僅僅在結(jié)構(gòu)定義中重排數(shù)據(jù)元素就有可能避免內(nèi)存浪費(fèi)。

最佳設(shè)計(jì)方案：一次只接觸幾個(gè)元素

這種給元素排序的一種例外是，如果你的結(jié)構(gòu)比你的高速緩存線（在因特爾至強(qiáng)融核協(xié)處理器上是64個(gè)字節(jié)）更大的話，一些循環(huán)或內(nèi)核就只能接觸到結(jié)構(gòu)的一部分。在這種情況下，保持結(jié)構(gòu)的各部分能在內(nèi)存中一起被接觸到可能是有益的，這可能會(huì)改善高速緩存局部性。

最佳設(shè)計(jì)方案：分解更大的結(jié)構(gòu)

如果你的結(jié)構(gòu)比高速緩存線更大，并且一些循環(huán)和內(nèi)核只能接觸到結(jié)構(gòu)的一部分的話，你可以考慮下通過(guò)把大結(jié)構(gòu)分解為多個(gè)以單獨(dú)的排列存儲(chǔ)的更小的結(jié)構(gòu)。這就潛在地提升了可接觸數(shù)據(jù)的密度，incident提升了高速緩存的局部性。

最佳設(shè)計(jì)方案：強(qiáng)制對(duì)齊特定的元素

你也可以使用_decipsec(align)屬性來(lái)指導(dǎo)編譯器比用其他方式更嚴(yán)格地對(duì)齊數(shù)據(jù)，這個(gè)擴(kuò)展屬性的語(yǔ)法如下：

C/C++：

_decipsec(align(n))<數(shù)據(jù)類型聲明>

Fortran：

cDEC$ATRIBUTES ALIGN:n::<數(shù)據(jù)類型聲明>

這里的n是要求的隊(duì)列，是2的乘冪，在英特爾C++編譯器里最大為4096，在英特爾Fortran編譯器里最大是16384.你可以使用這個(gè)屬性為單個(gè)變量，靜態(tài)結(jié)構(gòu)或自動(dòng)存儲(chǔ)持續(xù)期間內(nèi)請(qǐng)求對(duì)齊。然而，這就表示，盡管你提高結(jié)構(gòu)的一致性，但這個(gè)屬性并不能調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)元素的對(duì)齊。通過(guò)把_declpsec(align)放在關(guān)鍵字struct前面，你就為僅僅這種類型的對(duì)象請(qǐng)求適當(dāng)?shù)膶?duì)齊。讓我用下面這個(gè)例子來(lái)說(shuō)明我的觀點(diǎn)：

在上述示例中，對(duì)字符a2和整數(shù)b2的對(duì)齊仍然各自保持為1個(gè)字節(jié)和4個(gè)字節(jié)，這是默認(rèn)的。然而，結(jié)構(gòu)s2的每個(gè)實(shí)例都被對(duì)齊到32個(gè)字節(jié)的邊界，正如_declspsec聲明里描述的那樣。因此，結(jié)構(gòu)s1內(nèi)部的結(jié)構(gòu)s2目前的每個(gè)實(shí)例都將對(duì)齊到32個(gè)字節(jié)的邊界。

最佳設(shè)計(jì)方案：動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存對(duì)齊

我們還可以通過(guò)動(dòng)態(tài)分配結(jié)構(gòu)s2的排列來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)展這個(gè)例子：

這種情況下，你仍然需要使用_mm_malloc或一個(gè)相當(dāng)于為指針?lè)峙鋵?duì)齊內(nèi)存的可移植性操作系統(tǒng)接口（POSIX），但通過(guò)使用_declspec(align(32))，你就是要為排列arr1中的每一個(gè)元素都強(qiáng)制對(duì)齊到32個(gè)字節(jié)。

最佳設(shè)計(jì)方案：使用align(n)和結(jié)構(gòu)來(lái)強(qiáng)制小數(shù)據(jù)元素的高速緩存局部性

你也可以使用這個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)齊支持來(lái)為高速緩存線使用最優(yōu)化提供優(yōu)勢(shì)。通過(guò)把平常經(jīng)常在一起使用的小對(duì)象聚集到一個(gè)結(jié)構(gòu)里，并強(qiáng)制這個(gè)結(jié)構(gòu)從高速緩存線的起始端分配內(nèi)存，你就能有效地保證每一個(gè)對(duì)象在需要的時(shí)候都能及時(shí)地被裝載進(jìn)高速緩存里，這樣會(huì)有很明顯的性能提升。例如，考慮i和j這兩個(gè)被頻繁調(diào)用的變量，他們可能會(huì)被分配到不同的告訴緩存線上。你可以像下面這么來(lái)聲明它們：

通過(guò)使用這種方式聲明變量，編譯器就能確保這些變量被分配在同一個(gè)高速緩存線上。

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