对齐规则

我在家庭作业问题上遇到了一些麻烦，我想知道是否有人可以为我指出正确的方向。

假设我们正在为一台机器编译 1字节字符，2字节 短整型、4 字节整数和 8 字节 实数，并具有对齐规则 需要每个原语的地址 数据元素为偶数倍 元素的大小。进一步假设 编译器不允许 重新排序字段。会有多少空间 被以下数组消耗？

A : array [0..9] of record
    s : short;
    c : char;
    t : short;
    d : char;
    r : real;
    i : integer;
end;

现在我在很大程度上理解了这个问题，但真正让我陷入困境的是“需要每个原始数据的地址的对齐规则 元素是元素大小的偶数倍”。在涉及对齐规则时，我的书没有太多描述，而且说实话，我什至不确定偶数倍是什么。任何帮助将不胜感激。

另外，我相信答案是 240 字节，我只是需要一些帮助才能到达那里。

让我们来分解一下：

“对齐规则”“要求每个原始数据元素的地址是元素大小的偶数倍”。我们谈论对齐规则并不是很有趣；我们已经知道了。

“要求每个原始数据元素的地址”是“元素大小的偶数倍”。现在我们已经取得进展了。我们有一个要求和范围：

Requirement: The address is an even multiple of the element's size.
Scope: Every primitive data element.

因此，每次我们定位一个元素时，我们都必须施加要求。

让我们尝试在内存中定位一个元素。我们首先要定位的是short贴上标签s。由于 Short 占用 2 个字节的内存，并且我们必须使其地址成为该大小的倍数，因此该地址必须是 2 的倍数。我们将该地址称为 N。

So, s占用空间来自N up to N + 2. (NOTE：对于所有这些范围，包括第一个端点，但不包括最后一个端点。这是计算机科学中描述整数范围的常用方法；在大多数情况下，这是迄今为止最有用且最不容易出错的方法。相信我。）

我们继续彼此的领域。

c占用一个字节，从N + 2 to N + 3.

我们在N + 3，但我们无法开始t在那里，因为N + 3是奇数（因为N甚至）。所以我们必须跳过一个字节。因此t范围从N + 4 to N + 6.

继续这种逻辑，我们最终得到d from N + 6 to N + 7; r from N + 8 to N + 16; i from N + 16 to N + 20. (NOTE仅当我们将 N 限制为 8 的倍数时，这才有效，或者r将不对齐。还行吧;当我们为数组分配内存时，我们可以根据需要对齐它的开头 - 我们只需要保持该点之后的数据顺序一致即可。）

所以我们需要at least该结构有 20 个字节。 （这是半开范围的优点之一：端点之间的差异等于大小。如果我们在范围中包含或排除两个端点，则必须进行 +1 或 -1 修正。）

现在假设我们尝试将数组布局为 10 个连续的 20 字节块。这行得通吗？不;假设元素 0 位于地址 256（8 的倍数）。现在r元素 1 中的 不会对齐，因为它将从 256 + 20 + 8 开始，不能被 8 整除。这是不允许的。

所以我们现在怎么办？我们不能只在前面插入额外的 4 个字节r在元素 1 中，因为数组的每个元素都必须具有相同的布局（更不用说大小）。但有一个简单的解决方案：我们在end of each元素。现在，只要数组从 8 的倍数开始，每个元素也将从 8 的倍数开始（这反过来又保持r对齐），因为现在大小是 8 的倍数。

我们得出结论，结构需要 24 个字节，因此数组需要 24 * 10 = 240 个字节。