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内存字节对齐问题

2018年03月30日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1665字 ⁄ 字号 评论关闭

刚才工作的时候跟一同事突然问起内存对齐问题,但是自己突然又想不起来,关于内存字节对齐,我想大家都一样,看了忘、然后下次再碰到的时候还得继续查,所以比较苦恼!

下面我就根据自己的总结来说下这个内存字节对齐问题。

对齐的作用和原因:一些硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定的地址开始存取。比如有些架构的CPU在访问一个没有进行对齐的变量的时候会发生错误,那么在这种架构下编程必须保证字节对齐,其他平台可能没有这种情况,但是最常见的是如果不按照适合其平台要求对数据进行对齐,会在存取效率上带来损失。

比如请看下面的这个结构:

struct MyStruct 
{ 
double dda1; 
char dda; 
int type 
}; 

对于Mystruct结构进行求sizeof会是什么样的结果?即sizeof(Mystruct)是多少?

或许你会这样求解:sizeof(Mystruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13

但是你要是在VC上进行测试的话,它的结果是16.为什么在VC上会有这样的结果?

这是VC对变量存储的一个特殊处理,为了提高CPU的存储速度,VC对一些变量的起始地址做了“对齐”处理。在默认情况下,VC规定各成员变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量必须为该变量的类型所占用的字节数的倍数。下面列出常用类型的对齐方式(vc6.0,32位系统)。 
类型 
对齐方式(变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量) 
Char 
偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数 
int 
偏移量必须为sizeof(int)即4的倍数 
float 
偏移量必须为sizeof(float)即4的倍数 
double 
偏移量必须为sizeof(double)即8的倍数 
Short 
偏移量必须为sizeof(short)即2的倍数 
各成员变量在存放的时候根据在结构中出现的顺序依次申请空间,同时按照上面的对齐方式调整位置,空缺的字节VC会自动填充。同时VC为了确保结构的大小为结构的字节边界数(即该结构中占用最大空间的类型所占用的字节数)的倍数,所以在为最后一个成员变量申请空间后,还会根据需要自动填充空缺的字节。 
下面用前面的例子来说明VC到底怎么样来存放结构的。 

struct MyStruct
{
double dda1;
char dda;
int type
};

为上面的结构分配空间的时候,VC根据成员变量出现的顺序和对齐方式,
先为第一个成员dda1分配空间,其起始地址跟结构的起始地址相同(刚好偏移量0刚好为sizeof(double)的倍数),该成员变量占用sizeof(double)=8个字节;
接下来为第二个成员dda分配空间,这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为8,是sizeof(char)的倍数,所以把dda存放在偏移量为8的地方满足对齐方式,该成员变量占用 sizeof(char)=1个字节;
接下来为第三个成员type分配空间,这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为9,不是sizeof (int)=4的倍数,为了满足对齐方式对偏移量的约束问题,VC自动填充3个字节(这三个字节没有放什么东西),这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为12,刚好是sizeof(int)=4的倍数,所以把type存放在偏移量为12的地方,该成员变量占用sizeof(int)=4个字节;
这时整个结构的成员变量已经都分配了空间,总的占用的空间大小为:8+1+3+4=16,刚好为结构的字节边界数(即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof(double)=8)的倍数,所以没有空缺的字节需要填充。所以整个结构的大小为:sizeof(MyStruct)=8+1+ 3+4=16,其中有3个字节是VC自动填充的,没有放任何有意义的东西。 

当然这个对内存字节对齐的问题探讨的还不够深入,留待以后继续认真深入的去理解内存存储的原理!

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