教你5分鐘輕松搞定內存字節對齊

2020-01-26 15:51:42

字體：大中小

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供稿：網友

寫出一個struct,然后sizeof,你會不會經常對結果感到奇怪?sizeof的結果往往都比你聲明的變量總長度要大,這是怎么回事呢?講講字節對齊吧.

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如果體系結構是不對齊的，A中的成員將會一個挨一個存儲，從而sizeof(a)為11。顯然對齊更浪費了空間。那么為什么要使用對齊呢？

體系結構的對齊和不對齊，是在時間和空間上的一個權衡。對齊節省了時間。假設一個體系結構的字長為w，那么它同時就假設了在這種體系結構上對寬度為w的數據的處理最頻繁也是最重要的。它的設計也是從優先提高對w位數據操作的效率來考慮的。比如說讀寫時.............此處省略５０萬字

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上面是你隨便google一下,人家就可以跟你解釋的,一大堆的道理,我們沒怎么多時間,討論為何要對齊.直入主題,怎么判斷內存對齊規則,sizeof的結果怎么來的,請牢記以下3條原則：(在沒有#pragma pack宏的情況下，務必看完最后一行)

１:數據成員對齊規則：結構(struct)(或聯合(union))的數據成員，第一個數據成員放在offset為0的地方，以后每個數據成員存儲的起始位置要從該成員大小或者成員的子成員大?。ㄖ灰摮蓡T有子成員，比如說是數組，結構體等）的整數倍開始(比如int在３２位機為４字節,則要從４的整數倍地址開始存儲。

２:結構體作為成員：如果一個結構里有某些結構體成員,則結構體成員要從其內部最大元素大小的整數倍地址開始存儲.(struct a里存有struct b,b里有char,int ,double等元素,那b應該從8的整數倍開始存儲.)

３:收尾工作：結構體的總大小,也就是sizeof的結果,.必須是其內部最大成員的整數倍.不足的要補齊.

等你看完此３條原則,２分鐘已經過去,抓緊時間,實戰３分鐘:

復制代碼代碼如下:

typedef struct bb
{
int id;             //[0]....[3]
double weight;      //[8].....[15]　　　　　　原則１
float height;      //[16]..[19],總長要為８的整數倍,補齊[20]...[23]　　　　　原則３
}BB;

typedef struct aa
{
char name[2]; //[0],[1]
int id; //[4]...[7]　　　　　　　　　　原則１

double score;     //[8]....[15]　　　　
short grade;    //[16],[17]　　　　　　　　
BB b;             //[24]......[47]　　　　　　　　　　原則２
}AA;

int main()
{
AA a;
cout<<sizeof(a)<<" "<<sizeof(BB)<<endl;
return 0;
}

結果是

48 24
ok,上面的全看明白了,內存對齊基本過關.

再講講#pragma pack().

在代碼前加一句#pragma pack(1),你會很高興的發現,上面的代碼輸出為

32 16
bb是4+8+4=16,aa是2+4+8+2+16=32;

這不是理想中的沒有內存對齊的世界嗎.沒錯,#pragma pack(1),告訴編譯器,所有的對齊都按照1的整數倍對齊,換句話說就是沒有對齊規則.

明白了不？

那#pragma pack(2)的結果又是多少呢?對不起,５分鐘到了,自己去測試吧.

ps:Vc,Vs等編譯器默認是#pragma pack(8)，所以測試我們的規則會正常；注意gcc默認是#pragma pack(4)，并且gcc只支持1,2,4對齊。套用三原則里計算的對齊值是不能大于#pragma pack指定的n值。