關於記憶體對齊

前段時間參加乙個模擬面試的時候碰到過乙個記憶體對齊的選擇題，我本來一直以為我對這一塊理解的很好，不過最後卻掛掉了。

總結下來，就兩個原則：

1：大小為size的子段，它的結構體內偏移offset需要符合offset mod size==0

2：整個結構體的大小必須為結構體內最大字段型別的整數倍

3：即使有結構體巢狀，內層結構體也需要和最長的標量對齊

可能說的有點模糊，不過下面我舉幾個例子你就明白了。看下面一段**：

#include 
#include 
struct ****1ex1;
struct ****2ex2;
struct ****3ex3;
struct ****4ex4;
struct ****5ex5;
int main(void)

我先把執行結果貼出來，然後乙個乙個對應我前面提到的3個原則進行分析。執行結構如下（64位機器上指標大小為8byte）：

在我的機器上size大小為4

ok,先看第乙個24位元組

struct ****1ex1;

ok，先看第一句話：偏移量offset必須滿足offset%4==0。假如說ex1起始位址為0，那麼c的起始位置就必須為12，而不是a+b=8byte+1byte=9，因為要滿足offset%4==0。

為什麼要滿足這一點呢？這個說起來其實很麻煩，不過核心就一句話，為了提高io的訪問速度。假使說ex1中變數的分布如下：

double a //address 0-7 char b //address 8 int c //9-12 short d //13-14

上述是沒有記憶體對齊的情況，c的起始位址為9，那麼這樣機會出現麻煩，cpu需要進行兩次io操作才能把c中的資料讀完。因為cpu的size為4，所以只能先讀取8-11，然後12-15。所以如果我們在這裡填充一下，如下;

double a //address 0-7 char b //address 8-11 int c //address 12-15 short //address 16-20

現在看第二個例子：

struct ****2ex2;

ex2的大小實際為8，這個時候可能有人會認為整個結構體大小為12了，因為為每個都要滿足offset%4==0啊，讓我們再仔細考慮以下，char和short分別為1byte和2byte，所以a和b的大小總共為3byte，因為我乙個字長為4byte，所以這兩個就不要對齊了，反正我能一直把他們讀完。

所以他們的真實情況是下面這樣的:

char a //address 0 //這裡填充了1byte，因為規定short型別的起始位址必須為偶數 short b //address 2-3 int c //address 4-7

下面看第三個例子:

struct ****3ex3;

ex3的大小為24位元組，因為還要滿足整個結構體的大小必須為結構體內最大子段的整數倍。ex3中最大子段大小為int*p，為8位元組，所以整個結構體大小為24位元組，而不是4(a)+4(b)+4(c)+8(p)=20位元組。

現在看最後乙個例子：

struct ****4ex4;
struct ****5ex5;

這個大小為32位元組，而不是36位元組，雖然整個結構體內最大欄位ex4大小為12位元組，不過它要滿足第三個原則。即使有結構體巢狀，它也要和最大欄位也就是double a對齊。因此它的實際分布是下面這樣:

****4 ivec //0-15 double a //16-23 int b //24-27 char c //27-31

而實際上執行結果中的最後兩行，也證明了我們的猜想。

以上就是全部內容:

參考資料: