c - 读取 32 位架构中的短裤(例如)

Question

首先，对不起我的英语。

我知道体系结构非常复杂并且存在广泛的情况，但一个普遍的概括是如果计算机体系结构具有 32 位字，意味着寄存器、内存访问和总线使用 32 位长的字(但我认为当前架构中有很多变体)。

好吧，假设这是规则，我们的架构是小端架构，如 x86。在这种情况下，如果我们想读取一个 short int(2 字节长)，内存会读取包含我们的 short 的 4 字节字。假设包含单词 W 是 0xf1342ea0，在内存中:

{a0, 2e, 34, f1} // a0 is the byte in the lowest address.

而我们的半字H在W的最高位，那么，H就是0xf134。我知道处理器从内存中接收到一个 short 移位的单词:

{34, f1, 00, 00}

因为 0x0000f134 等于 0xf134。

考虑到这幅图，既然处理器是 4 字节长，因此无论如何都需要移位，为什么 2 字节数据必须在 2 字节字边界对齐？

换句话说:

为什么鼓励建议不要读单词中的short0xf134:

{ff, 34, f1, 0a}

?

编辑:表达相同疑问的另一种方式是:为什么对齐的定义是

A object of size N and address d is aligned if d is divisible by N.

而不是:

A object of size N and direction d is aligned respect to an architecture
of B bytes if d is divisible by B, or ⌊d/B⌋ == ⌊(d+N)/B⌋ if N < B.

?

注意:属性 ⌊d/B⌋ == ⌊(d+N)/B⌋ 表示对象属于对齐词。

Answer 1

如果内存是 { ff, 34, f1, 0a }，那么对于 x86 处理器来说不是问题。但是，如果内存是 { ff, ff, ff, 34 } {f1, aa, aa, aa }，处理器必须执行两个总线周期来检索 short 的值。 (另请注意，有些基于 RISC 的处理器根本不支持未对齐的访问。)