内存对齐

什么是内存对齐?
关于什么是内存对齐,我们先来看几个例子。

struct str1 {
int a;
char b;
double c;
};

sizeof(str1)=16。

struct str2 {
int a;
double b;
char c;
};

sizeof(str2)=24。

struct str3 {
double a;
int b;
char c;
char d;
};

sizeof(str3)=16。

sizeof(str1)=16而sizeof(str2)=24,sizeof(str3)=16。为什么会产生不一样的结果呢?
这是非常简单的一个例子,体现了结构体的内存对齐规则。

 

  1. 结构体变量的起始地址能够被其最宽的成员大小整除
  2. 结构体每个成员相对于起始地址的偏移能够被其自身大小整除,如果不能则在前一个成员后面补充字节
  3. 结构体总体大小能够被最宽的成员的大小整除,如不能则在后面补充字节
  4. 编译器在编译的时候是可以指定对齐大小的,上述说的只是默认情况,在Windows下这个默认值为8,在Linux下这个默认值为4,使用如下语句可以改变这个默认值。#pragma pack(n),其中n为对其大小。

快速计算方法可以总结为两个公式:

公式1:前面的地址必须是后面的地址正数倍,不是就补齐
公式2:整个Struct的地址必须是最大字节的整数倍

注意:

C语言和C++中空类和空结构体的大小
在C++中规定了空结构体和空类的内存所占大小为1字节,因为c++中规定,任何不同的对象不能拥有相同的内存地址。
而在C语言中,空的结构体在内存中所占大小为0。(gcc中测试为0,其他编译器不一定)

为什么要内存对齐?
1.平台原因(移植原因):不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的;某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据,否则抛出硬件异常。
2.性能原因:数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于,为了访问未对齐的内存,处理器需要作两次内存访问;而对齐的内存访问仅需要一次访问。

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