結構與緩存線的 x86 內存對齊？

Question

最近我正在研究一個“搜索系統”，而關於內存/緩存性能的一些事情讓我感到困惑。 假設我的機器信息：x86 arch（L1-3 緩存，64 字節緩存線），linux 操作系統

CPU每次讀取64個字節（緩存行），那么CPU從內存地址（到緩存）讀取數據是否總是64倍？例如0x00（到0x3F），0x40（到0x7f）。 如果我需要位於 0x20 的數據（int32_t），那么系統仍然需要加載 0x00--0x3F。 這個案子怎么樣：
struct Obj{int64_t a[5];char b[2];}; 然后定義
int64_t c[5]; Obj obj; int64_t d;
虛擬內存（或物理內存？）會像這樣組織嗎？

Answer 1

我認為您可能缺少的部分是編譯器對各種類型強加的對齊要求。

整數類型通常與其自身大小的倍數對齊（例如，64 位整數將與 8 個字節對齊）； 所謂的“自然對齊”。 這不是 x86 的嚴格架構要求； 未對齊的加載和存儲仍然有效，但由於它們效率較低，編譯器傾向於避免它們。

一個聚合，就像一個struct ，根據其成員的最高對齊要求對齊，如果需要，將在成員之間插入填充以確保每個成員正確對齊。 填充也將在最后添加，以便struct的整體大小是其所需對齊的倍數。

因此，在您的示例中， struct Obj對齊方式為 8，其大小將四舍五入為 48（末尾有 6 個字節的填充）。 因此不需要在c[4]之后插入 24 個字節的填充（我認為您打算在地址 40-63 處寫入填充）； 您的obj可以放在地址 40。然后可以將d放在地址 88。

請注意，這些都與緩存行大小無關。 默認情況下，對象不與緩存行對齊，盡管“自然對齊”將確保沒有整數加載或存儲必須跨越緩存行。