redis sds 对齐理解

Redis sds 的源码中，使用了 __attribute__ ((__packed__)) ，一般情况下，结构体会按其所有变量大小的最小公倍数做字节对齐，而用packed修饰以后，结构体则变为按1字节进行对齐。这个最小公倍数如何进行理解呢？

以以下结构进行举例：

#include <stdio.h>

typedef struct MemAlign  
{  
    char a[18];  
    double b;     
    char c;  
    int d;    
    short e;      
}MemAlign;

typedef struct __attribute__ ((__packed__))  MemAlignPacked  
{  
    char a[18];  
    double b;     
    char c;  
    int d;    
    short e;      
}MemAlignPacked;  

int main(void){
    struct MemAlign m;
    struct MemAlignPacked mp;
    printf("========>%d", sizeof(m));
    printf("========>%d", sizeof(mp));
}

内存存放数据是为了给CPU进行使用，而CPU访问内存数据时会受到地址总线宽度的限制，并且CPU从内存中获取数据时起始地址必须是地址总线宽度的倍数，也就是说CPU是将内存分为一块一块的，块的大小取决于地址总线宽度，并且CPU读取数据也是一块一块读取的，块的大小称为（memory granularity）内存读取粒度。

上面的结构中，有char a[18]这个属性，说明这个属性是占个字节的，在32位CPU的内存模型中，以4个字节对齐（如下图1），属性char a[18]因为占了18个字节，会需要补齐2个字节达到4的最小公倍数20，然后接着分配double b的内存地址（如下图2）。而使用了__packed__修饰以后，就不需要补齐。

而在64位CPU的内存模型中，以8个字节进行对齐（如下图1）。则案例结构如下图2。我的mac是64位的，跑文章开始的代码跑出的结果和猜测的一样。

所以在redis的sds的源码中，出现的sdshdr5 、sdshdr8、sdshdr16、sdshdr32、sdshdr64，都使用了 __attribute__ ((__packed__))进行紧凑排列。好处在于节省内存和方便buf[-1]取到flags地址，获取类型更加方便。

/* Note: sdshdr5 is never used, we just access the flags byte directly.
 * However is here to document the layout of type 5 SDS strings. */
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len; /* used */
    uint8_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 {
    uint16_t len; /* used */
    uint16_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr32 {
    uint32_t len; /* used */
    uint32_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 {
    uint64_t len; /* used */
    uint64_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};