深入理解计算机系统笔记_程序的机器级表示

C语言提供了两种将不同类型的对象组合到一起创建数据类型的机制：结构（structure），用关键字 struct来声明，将多个对象集合到一个单位中；联合（union），用关键字 union来声明，允许用几种不同的类型来引用一个对象
3.9.1结构
C语言的 struct声明创建一个数据类型，将可能不同类型的对象聚合到一个对象中。
用名字来引用结构的各个组成部分。类似于数组的实现，结构的所有组成部分都存放在内存中一段连续的区域内，而指向结构的指针就是结构第一个字节的地址。编译器维护关于每个结构类型的信息，指示每个字段（field）的字节偏移。它以这些偏移作为内存引用指令中的位移，从而产生对结构元素的引用。
C语言提供的 struct数据类型的构造函数（constructor）与C++和Java的对象最为接近。
它允许程序员在一个数据结构中保存关于某个实体的信息，并用名字来引用这些信息。
例如，下面的函数计算长方形的面积，这里，传递给函数的就是一个指向长方形struct的指针

表达式（rp）.width间接引用了这个指针，并且选取所得结构的 width字段。这里必须要用括号，因为编译器会将表达式rp.widh解释为*（rp.width），而这是非法的。间接引用和字段选取结合起来使用非常常见，以至于C语言提供了一种替代的表示法->。即rp->widh等价于表达式（*rp）.Widh。

为了访问结构的字段，编译器产生的代码要将结构的地址加上适当的偏移。
结构的各个字段的选取完全是在编译时处理的。机器代码不包含关于字段声明或字段名字的信息
3.9.2联合
联合提供了一种方式，能够规避C语言的类型系统，允许以多种类型来引用一个对象。联合声明的语法与结构的语法一样，只不过语义相差比较大。它们是用不同的字段来引用相同的内存块。

在一些下上文中，联合十分有用。但是，它也能引起一些讨厌的错误，因为它们绕过了C语言类型系统提供的安全措施。一种应用情况是，我们事先知道对一个数据结构中的两个不同字段的使用是互斥的，那么将这两个字段声明为联合的一部分，而不是结构的一部分，会减小分配空间的总量。
联合还可以用来访问不同数据类型的位模式
当用联合来将各种不同大小的数据类型结合到一起时，字节顺序问题就变得很重要了
3.9.3数据对齐
许多计算机系统对基本数据类型的合法地址做出了一些限制，要求某种类型对象的地址必须是某个值K（通常是2、4或8）的倍数。这种对齐限制简化了形成处理器和内存系统之间接口的硬件设计。
无论数据是否对齐，x86-64硬件都能正确工作。不过，Intel还是建议要对齐数据以提高内存系统的性能。对齐原则是任何K字节的基本对象的地址必须是K的倍数。可以看到这条原则会得到如下对齐：

对于包含结构的代码，编译器可能需要在字段的分配中插入间隙，以保证每个结构元素都满足它的对齐要求。而结构本身对它的起始地址也有一些对齐要求。
对于大多数ⅹ86-64指令来说，保持数据对齐能够提高效率，但是它不会影响程序的行为。另一方面，如果数据没有对齐，某些型号的 Intel和AMD处理器对于有些实现多媒体操作的SSE指令，就无法正确执行。这些指令对16字节数据块进行操作，在SE单元和内存之间传送数据的指令要求内存地址必须是16的倍数。任何试图以不满足对齐要求的地址来访问内存都会导致异常（参见8.1节），默认的行为是程序终止。

因此，任何针对κ86-64处理器的编译器和运行时系统都必须保证分配用来保存可能会被SSE寄存器读或写的数据结构的内存，都必须满足16字节对齐。这个要求有两个后果任何内存分配函数（a11oca、ma1loc、ca11oc或rea11oc）生成的块的起始地址都必须是16的倍数
大多数函数的栈帧的边界都必须是16字节的倍数。（这个要求有一些例外。）
较近版本的x86-64处理器实现了AVX多媒体指令。除了提供SSE指令的超集，支持AVⅩ的指令并没有强制性的对齐要求。

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