第一章 C语言字节对齐__align()讲解.pdfVIP

转载自：/21aspnet/article/details/6729724#comments ，方便大家参考学习 C语言字节对齐 C CC 分类： C基础2011-08-29 16:0624952人阅读评论(50)收藏举报 c 语言struct编译器数据结构alignment 文章最后本人做了一幅图，一看就明白了，这个问题网上讲的不少，但是都没有把问题说透。 一、概念 对齐跟数据在内存中的位置有关。如果一个变量的内存地址正好位于它长度的整数倍， 他就被称做自然对齐。比如在32位cpu 下，假设一个整型变量的地址为0那它 就是自然对齐的。 二、为什么要字节对齐 需要字节对齐的根本原因在于CPU 访问数据的效率问题。假设上面整型变量的地址 不是自然对齐，比如为0则CPU 如果取它的值的话需要访问两次内存，第一 次取从00一个short，第二次取从00一 个short然后组合得到所要的数据，如果变量在0址上的话则要访问三次内存， 第一次为char，第二次为short，第三次为char，然后组合得到整型数据。而如果变量在自 然对齐位置上，则只要一次就可以取出数据。一些系统对对齐要求非常严格，比如sparc 系统，如果取未对齐的数据会发生错误，举个例： char ch[8]; char *p = ch[1]; int i = *(int *)p; 运行时会报segment error，而在x86上就不会出现错误，只是效率下降。 三、正确处理字节对齐 对于标准数据类型，它的地址只要是它的长度的整数倍就行了，而非标准数据类型按 下面的原则对齐： 数组 ：按照基本数据类型对齐，第一个对齐了后面的自然也就对齐了。 联合 ：按其包含的长度最大的数据类型对齐。 结构体： 结构体中每个数据类型都要对齐。 比如有如下一个结构体： struct stu{ char sex; int length; char name[10]; }; struct stu my_stu; 由于在x86下，GCC默认按4字节对齐，它会在sex 后面跟name后面分别填充三个和 两个字节使length 和整个结构体对齐。于是我们sizeof(my_stu)会得到长度为20，而不是 15. 四、__attribute__选项 我们可以按照自己设定的对齐大小来编译程序，GNU使用__attribute__选项来设置， 比如我们想让刚才的结构按一字节对齐，我们可以这样定义结构体 struct stu{ char sex; int length; char name[10]; }__attribute__ ((aligned (1))); struct stu my_stu; 则sizeof(my_stu)可以得到大小为15。 上面的定义等同于 struct stu{ char sex; int length; char name[10]; }__attribute__ ((packed)); struct stu my_stu; __attribute__((packed))得变量或者结构体成员使用最小的对齐方式，即对变量是一字 节对齐，对域（field）是位对齐. 五、什么时候需要设置对齐 在设计不同CPU 下的通信协议时，或者编写硬件驱动程序时寄存器的结构这两个地 方都需要按一字节对齐。即使看起来本来就自然对齐的也要使其对齐，以免不同的编译器生 成的代码不一样. 一、快速理解 1. 什么是字节对齐？ 在C语言中，结构是一种复合数据类型，其构成元素既可以是基本数据类型（如int、long、 float等）的变量，也可以是一些复合数据类型（如数组、结构、联合等）的数据单元。在 结构中，编译器为结构的每个成员按其自然边界（alignment）分配空间。各个成员按照它 们被声明的顺序在内存中顺序存储，第一个成员的地址和整个结构的地址相同。 为了使CPU能够对变量进行快速的访问,变量的起始地址应该具