标签： padding

发布于

解析 ‘Structure Padding & Packing’：如何通过手动重排成员实现跨语言（C++/Rust/Go）的内存对齐？

各位同仁，下午好。 今天，我们将深入探讨一个在高性能计算、系统编程以及跨语言互操作中至关重要的主题：结构体内存对齐与打包。特别是，我们将聚焦于如何通过手动重排结构体成员的方式，实现跨C++、Rust和Go等不同语言间的内存布局一致性。这不仅仅是一个理论问题，更是实践中解决数据交换、FFI（Foreign Function Interface）调用以及优化内存利用率的关键。 引言：内存对齐与结构体布局的挑战 在计算机科学中，内存对齐（Memory Alignment）是指将数据存储在内存中地址是某个特定数字（通常是2的幂）的倍数的位置上。这并非编程语言的“任性”行为，而是由底层硬件架构决定的。CPU在访问内存时，通常会以字长（Word Size）为单位进行读取，例如4字节（32位系统）或8字节（64位系统）。如果数据不是按照CPU的自然字长对齐存放，CPU可能需要执行多次内存访问或者复杂的移位操作才能获取完整的数据，这会显著降低程序的执行效率。 结构体填充（Structure Padding）正是为了满足这种对齐要求而产生的。编译器在布局结构体成员时，会在某些成员之间插入额外的、未使用的 …

继续阅读“解析 ‘Structure Padding & Packing’：如何通过手动重排成员实现跨语言（C++/Rust/Go）的内存对齐？”

发布于

解析 ‘Cache Line Padding’：如何在 C++ 结构体中手动插入填充字节以彻底消除并发下的‘伪共享’？

各位同学，大家好。今天我们将深入探讨一个在高性能并发编程中至关重要，却又常常被忽视的性能陷阱——伪共享（False Sharing），以及如何通过一项直接而有效的技术——缓存行填充（Cache Line Padding），来彻底消除它。在现代多核CPU架构下，理解并掌握这项技术，对于构建高效、可伸缩的并发系统至关重要。 一、现代CPU架构与性能瓶颈 在进入正题之前，我们首先需要对现代CPU的内存访问模型有一个基本的认识。当今的计算机系统，CPU的速度与主内存（RAM）的速度之间存在着巨大的鸿沟。CPU执行指令的速度以纳秒计，而访问主内存则可能需要数十甚至数百纳秒。为了弥补这种速度差异，并提高数据访问效率，CPU引入了多级缓存（Cache）机制。 1. CPU缓存层次结构 典型的CPU缓存结构分为三级： L1 Cache (一级缓存)：离CPU最近，速度最快，容量最小（通常几十KB），每个核心独享。通常又分为指令缓存（L1i）和数据缓存（L1d）。 L2 Cache (二级缓存)：比L1慢，容量稍大（几百KB到几MB），通常每个核心独享或几个核心共享。 L3 Cache (三级缓存)：比 …

继续阅读“解析 ‘Cache Line Padding’：如何在 C++ 结构体中手动插入填充字节以彻底消除并发下的‘伪共享’？”

发布于

CSS 滚动填充（Scroll Padding）：`scroll-padding-top` 解决固定头部遮挡锚点问题

好的，我们开始今天的讲座。今天的主题是：CSS 滚动填充（Scroll Padding）：scroll-padding-top 解决固定头部遮挡锚点问题。 一、锚点链接与常见问题 在网页开发中，锚点链接（也称为书签链接或内部链接）是一种允许用户直接跳转到页面特定部分的功能。它通过 <a> 标签的 href 属性指向页面内部的某个元素（通常具有 id 属性）来实现。 例如： <a href=”#section1″>跳转到第一部分</a> <h2 id=”section1″>第一部分</h2> <p>这是第一部分的内容…</p> <a href=”#section2″>跳转到第二部分</a> <h2 id=”section2″>第二部分</h2> <p>这是第二部分的内容…</p> 当用户点击 "跳转到第一部分" 的链接时，浏览器会将页面滚动到 id 为 section1 的元素。 然而，当页面存在固定头部（ …

继续阅读“CSS 滚动填充（Scroll Padding）：`scroll-padding-top` 解决固定头部遮挡锚点问题”

发布于

Python中的内存对齐与Padding：对对象尺寸和缓存命中率的影响

Python中的内存对齐与Padding：对对象尺寸和缓存命中率的影响 大家好，今天我们来聊聊Python中的一个相对底层但又非常重要的概念：内存对齐与Padding。虽然Python是一门高级语言，通常我们不需要直接管理内存，但了解内存对齐和Padding对于理解Python对象的内存布局、优化程序性能，尤其是处理大数据和高性能计算时，至关重要。 1. 什么是内存对齐？ 内存对齐是指将数据存储在内存中时，使其起始地址是某个特定值的整数倍。这个特定值通常是2的幂，例如1, 2, 4, 8, 16等。这个值被称为对齐值。 为什么要进行内存对齐呢？ 主要有以下几个原因： 硬件限制： 许多CPU架构对内存访问有对齐要求。例如，某些CPU可能只能从4字节对齐的地址读取一个4字节的整数。如果数据没有对齐，CPU可能需要进行多次内存访问才能读取数据，这会降低效率。在某些情况下，未对齐的内存访问甚至会导致程序崩溃。 性能优化： 即使CPU允许未对齐的内存访问，它也通常比对齐的内存访问慢。对齐的数据可以一次性从内存中读取，而未对齐的数据可能需要多次读取和组合。 可移植性： 不同架构的CPU可能有不同的 …

继续阅读“Python中的内存对齐与Padding：对对象尺寸和缓存命中率的影响”

发布于

Zval结构体填充（Padding）字节的利用：内存布局中的安全漏洞与缓解策略

Zval结构体填充（Padding）字节的利用：内存布局中的安全漏洞与缓解策略 各位来宾，大家好。今天我们来探讨一个PHP底层安全中相对隐晦但至关重要的话题：zval 结构体的填充字节（Padding Bytes）的利用，以及由此可能引发的安全漏洞，并探讨相应的缓解策略。 1. zval 结构体：PHP变量的基石 在深入填充字节之前，我们必须理解 zval 结构体在PHP中的核心地位。zval (zend value) 是PHP引擎用来表示所有PHP变量的基础结构。它存储了变量的类型信息、实际值以及一些其他元数据。 在不同的PHP版本中，zval 的定义可能会有所不同。这里以PHP 7.x 的 zval 为例，简化后的结构如下： typedef struct _zval_struct { zend_value value; /* variable value */ zend_uint refcount__gc; zend_uchar type; /* active type */ zend_uchar is_refcounted; } zval; typedef union _zend …

继续阅读“Zval结构体填充（Padding）字节的利用：内存布局中的安全漏洞与缓解策略”