在最近的專案中，我們涉及到了
「記憶體對齊
」技術。對於大部分程式設計師來說，
「記憶體對齊
」對他們來說都應該是
「透明的」。
「記憶體對齊
」應該是編譯器的
「管轄範圍
」。編譯器為程式中的每個
「資料單元
」安排在適當的位置上。但是
c語言的乙個特點就是太靈活，太強大，它允許你干預
「記憶體對齊」「
記憶體對齊
」對你就不應該再透明了。
一、記憶體對齊的原因
大部分的參考資料都是如是說的：
1、平台原因
(移植原因
)：不是所有的硬體平台都能訪問任意位址上的任意資料的；某些硬體平台只能在某些位址處取某些特定型別的資料，否則丟擲硬體異常。
2、效能原因：資料結構
(尤其是棧
)應該盡可能地在自然邊界上對齊。原因在於，為了訪問未對齊的記憶體，處理器需要作兩次記憶體訪問；而對齊的記憶體訪問僅需要一次訪問。
二、對齊規則
每個特定平台上的編譯器都有自己的預設
「對齊係數
」(也叫對齊模數
)。程式設計師可以通過預編譯命令
#pragma pack(n)
，n=1,2,4,8,16
來改變這一係數，其中的
n就是你要指定的
「對齊係數」。
規則：1
、資料成員對齊規則：結構
(struct)(
或聯合(union))
的資料成員，第乙個資料成員放在
offset為0
的地方，以後每個資料成員的對齊按照
#pragma pack
指定的數值和這個資料成員自身長度中，比較小的那個進行。
2、結構
(或聯合
)的整體對齊規則：在資料成員完成各自對齊之後，結構
(或聯合
)本身也要進行對齊，對齊將按照
#pragma pack
指定的數值和結構
(或聯合
)最大資料成員長度中，比較小的那個進行。
3、結合1、
2顆推斷：當
#pragma pack的n
值等於或超過所有資料成員長度的時候，這個
n值的大小將不產生任何效果。
三、試驗
我們通過一系列例子的詳細說明來證明這個規則吧!
我試驗用的編譯器包括
gcc 3.4.2
和vc6.0的c
編譯器，平台為
windows xp + sp2
。我們將用典型的
struct
對齊來說明。首先我們定義乙個
struct
：#pragma pack(n) /* n = 1, 2, 4, 8, 16 */
struct test_t ;
#pragma pack(n)
首先我們首先確認在試驗平台上的各個型別的
size
，經驗證兩個編譯器的輸出均為：
sizeof(char) = 1
sizeof(short) = 2
sizeof(int) = 4
我們的試驗過程如下：通過
#pragma pack(n)改變「
對齊係數
」，然後察看
sizeof(struct test_t)
的值。1、1
位元組對齊
(#pragma pack(1))
輸出結果：
sizeof(struct test_t) = 8 [
兩個編譯器輸出一致]
分析過程：
1) 成員資料對齊
#pragma pack(1)
struct test_t ;
#pragma pack()
成員總大小
=8
2) 整體對齊
整體對齊係數
= min((max(int,short,char), 1) = 1
整體大小
(size)=$(
成員總大小) 按
$(整體對齊係數
) 圓整
= 8 /* 8%1=0 */ [注1]
2、2位元組對齊
(#pragma pack(2))
輸出結果：
sizeof(struct test_t) = 10 [
兩個編譯器輸出一致]
分析過程：
1) 成員資料對齊
#pragma pack(2)
struct test_t ;
#pragma pack()
成員總大小
=9
2) 整體對齊
整體對齊係數
= min((max(int,short,char), 2) = 2
整體大小
(size)=$(
成員總大小) 按
$(整體對齊係數
) 圓整
= 10 /* 10%2=0 */
3、4位元組對齊
(#pragma pack(4))
輸出結果：
sizeof(struct test_t) = 12 [
兩個編譯器輸出一致]
分析過程：
1) 成員資料對齊
#pragma pack(4)
struct test_t ;
#pragma pack()
成員總大小
=9
2) 整體對齊
整體對齊係數
= min((max(int,short,char), 4) = 4
整體大小
(size)=$(
成員總大小) 按
$(整體對齊係數
) 圓整
= 12 /* 12%4=0 */
4、8位元組對齊
(#pragma pack(8))
輸出結果：
sizeof(struct test_t) = 12 [
兩個編譯器輸出一致]
分析過程：
1) 成員資料對齊
#pragma pack(8)
struct test_t ;
#pragma pack()
成員總大小
=9
2) 整體對齊
整體對齊係數
= min((max(int,short,char), 8) = 4
整體大小
(size)=$(
成員總大小) 按
$(整體對齊係數
) 圓整
= 12 /* 12%4=0 */
5、16
位元組對齊
(#pragma pack(16))
輸出結果：
sizeof(struct test_t) = 12 [
兩個編譯器輸出一致]
分析過程：
1) 成員資料對齊
#pragma pack(16)
struct test_t ;
#pragma pack()
成員總大小
=9
2) 整體對齊
整體對齊係數
= min((max(int,short,char), 16) = 4
整體大小
(size)=$(
成員總大小) 按
$(整體對齊係數
) 圓整
= 12 /* 12%4=0 */
四、結論
8位元組和
16位元組對齊試驗證明了「規則
」的第3點：
「當#pragma pack的n
值等於或超過所有資料成員長度的時候，這個
n值的大小將不產生任何效果
」。另外記憶體對齊是個很複雜的東西，上面所說的在有些時候也可能不正確。呵呵
^_^ [
注1]
什麼是「圓整」
？舉例說明：如上面的
8位元組對齊中的
「整體對齊
」，整體大小
=9 按
4 圓整
= 12
圓整的過程：從
9開始每次加一，看是否能被
4整除，這裡9，
10，11均不能被
4整除，到
12時可以，則圓整結束。
也談記憶體對齊
一 記憶體對齊的原因 大部分的參考資料都是如是說的 1 平台原因 移植原因 不是所有的硬體平台都能訪問任意位址上的任意資料的 某些硬體平台只能在某些位址處取某些特定型別的資料，否則丟擲硬體異常。2 效能原因 資料結構 尤其是棧 應該盡可能地在自然邊界上對齊。原因在於，為了訪問未對齊的記憶體，處理器需...
也談記憶體對齊 續
關於記憶體對齊的話題，始終是敏感的。稍有不慎，必將闖下大禍！最近專案稍顯輕閒，自己給自己安排一天反思和總結一下，突然想到以前寫過的一篇 也談記憶體對齊 那篇文章談的是記憶體對齊的基本知識以及一些實驗的資料，想必很多人看完後，會收穫一些東西，但是對記憶體對齊的應用還是處於懵懂狀態，其實大部分時間我們是...
也談C 記憶體區域
眾所周知，c 記憶體區域被分為5大類 棧 堆 自由儲存區 全域性 靜態儲存區 常量儲存區。棧由編譯器控制，棧空間的申請 使用和釋放全權由編譯器處理。這裡的 全權處理 意思是責任歸屬，並不是說編譯器在程式執行時介入管理。實際上，編譯器的工作在編譯期就完成了，它對棧的管理體現在編譯時對暫存器esp的維護...