經典的記憶體對齊問題。

2021-04-19 01:05:41 字數 2867 閱讀 7515

見到乙個貼是關於記憶體對齊的,不關它有沒有用,我想都應該看一下。於是自己整理了一下貼子的內容。

有人給出了很完整的回答,這裡我就copy了,呵呵。

win32平台下的微軟c編譯器(cl.exe for 80×86)的對齊策略:

1) 結構體變數的首位址能夠被其最寬基本型別成員的大小所整除;

備註:編譯器在給結構體開闢空間時,首先找到結構體中最寬的基本資料型別,然後尋找記憶體位址能被該基本資料型別所整除的位置,作為結構體的首位址。將這個最寬的基本資料型別的大小作為上面介紹的對齊模數。

2) 結構體每個成員相對於結構體首位址的偏移量(offset)都是成員大小的整數倍,如有需要編譯器會在成員之間加上填充位元組(internal adding);

備註:為結構體的乙個成員開闢空間之前,編譯器首先檢查預開闢空間的首位址相對於結構體首位址的偏移是否是本成員的整數倍,若是,則存放本成員,反之,則在本成員和上乙個成員之間填充一定的位元組,以達到整數倍的要求,也就是將預開闢空間的首位址後移幾個位元組。

3) 結構體的總大小為結構體最寬基本型別成員大小的整數倍,如有需要,編譯器會在最末乙個成員之後加上填充位元組(trailing padding)。

備註:結構體總大小是包括填充位元組,最後乙個成員滿足上面兩條以外,還必須滿足第三條,否則就必須在最後填充幾個位元組以達到本條要求。

補充一下如果要檢視資料型別的對齊規則可以使用__alignof__(struct  "類名」);

看一下這個,這位朋友給出了更詳細的解釋,呵呵,copy了。

1、 sizeof應用在結構上的情況

請看下面的結構:

struct mystruct

; 對結構mystruct採用sizeof會出現什麼結果呢?sizeof(mystruct)為多少呢?也許你會這樣求:

sizeof(mystruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13

但是當在vc中測試上面結構的大小時,你會發現sizeof(mystruct)為16。你知道為什麼在vc中會得出這樣乙個結果嗎?

其實,這是vc對變數儲存的乙個特殊處理。為了提高cpu的儲存速度,vc對一些變數的起始位址做了「對齊」處理。在預設情況下,vc規定各成員變數存放 的起始位址相對於結構的起始位址的偏移量必須為該變數的型別所占用的位元組數的倍數。下面列出常用型別的對齊方式(vc6.0,32位系統)。

型別 對齊方式(變數存放的起始位址相對於結構的起始位址的偏移量)

char

偏移量必須為sizeof(char)即1的倍數

int

偏移量必須為sizeof(int)即4的倍數

float

偏移量必須為sizeof(float)即4的倍數

double

偏移量必須為sizeof(double)即8的倍數

short

偏移量必須為sizeof(short)即2的倍數

各成員變數在存放的時候根據在結構中出現的順序依次申請空間,同時按照上面的對齊方式調整位置,空缺的位元組vc會自動填充。同時vc為了確保結構的大小為 結構的位元組邊界數(即該結構中占用最大空間的型別所占用的位元組數)的倍數,所以在為最後乙個成員變數申請空間後,還會根據需要自動填充空缺的位元組。

下面用前面的例子來說明vc到底怎麼樣來存放結構的。

struct mystruct

; 為上面的結構分配空間的時候,vc根據成員變數出現的順序和對齊方式,先為第乙個成員dda1分配空間,其起始位址跟結構的起始位址相同(剛好偏移量0剛 好為sizeof(double)的倍數),該成員變數占用sizeof(double)=8個位元組;接下來為第二個成員dda分配空間,這時下乙個可以 分配的位址對於結構的起始位址的偏移量為8,是sizeof(char)的倍數,所以把dda存放在偏移量為8的地方滿足對齊方式,該成員變數占用 sizeof(char)=1個位元組;接下來為第三個成員type分配空間,這時下乙個可以分配的位址對於結構的起始位址的偏移量為9,不是sizeof (int)=4的倍數,為了滿足對齊方式對偏移量的約束問題,vc自動填充3個位元組(這三個位元組沒有放什麼東西),這時下乙個可以分配的位址對於結構的起 始位址的偏移量為12,剛好是sizeof(int)=4的倍數,所以把type存放在偏移量為12的地方,該成員變數占用sizeof(int)=4個 位元組;這時整個結構的成員變數已經都分配了空間,總的占用的空間大小為:8+1+3+4=16,剛好為結構的位元組邊界數(即結構中占用最大空間的型別所佔 用的位元組數sizeof(double)=8)的倍數,所以沒有空缺的位元組需要填充。所以整個結構的大小為:sizeof(mystruct)=8+1+ 3+4=16,其中有3個位元組是vc自動填充的,沒有放任何有意義的東西。

下面再舉個例子,交換一下上面的mystruct的成員變數的位置,使它變成下面的情況:

struct mystruct

; 這個結構占用的空間為多大呢?在vc6.0環境下,可以得到sizeof(mystruc)為24。結合上面提到的分配空間的一些原則,分析下vc怎麼樣為上面的結構分配空間的。(簡單說明)

struct mystruct

;//所有成員變數都分配了空間,空間總的大小為1+7+8+4=20,不是結構

//的節邊界數(即結構中占用最大空間的型別所占用的位元組數sizeof

//(double)=8)的倍數,所以需要填充4個位元組,以滿足結構的大小為

//sizeof(double)=8的倍數。

所以該結構總的大小為:sizeof(mystruc)為1+7+8+4+4=24。其中總的有7+4=11個位元組是vc自動填充的,沒有放任何有意義的東西。

vc對結構的儲存的特殊處理確實提高cpu儲存變數的速度,但是有時候也帶來了一些麻煩,我們也遮蔽掉變數預設的對齊方式,自己可以設定變數的對齊方式。

所以說在定義型別的成員變數時最好按型別從大到小依次定義,這樣可以節省記憶體。

呵呵,又學習了。

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