C 内存对齐详解.docxVIP

C++ 内存对齐详解 注：本文代码测试环境为 win7 X64 cpu, 编译器为 gcc4.7.1 和 vs2010 内存对齐是编译器为了便于 CPU 快速访问而采用的一项技术我们先从一个例子开始，对下面的类(或者结构体) class node { char c; int i; short s; }no; sizeof(no)的值是多少呢，如果你的回答是 7(1+4+2)，那么你应该认真阅读下面的内容。可以在编译器上试试，输出的结果是 12，这就是内存对齐的结果。 为什么要进行内存对齐呢？ 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。 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。 编译器一般按照几个字节对齐呢？本文中两个编译器默认按照类中最大类型长度来对齐，我么也可以使用语句#pragma pack(i)(i = 1,2,4,8,16) 来设置对齐字节数目，vs 还可以在项目属性-配置属性-c/c++-代码生成-结构成员对齐设置。 对齐规则如下： 如 果设置了内存对齐为 i 字节，类中最大成员对齐字节数为 j，那么整体对齐字节 n = min(i, j) （某个成员的对齐字节数定义：如果该成员是 c++自带类型如 int、char、double 等，那么其对齐字节数=该类型在内存中所占的字节数； 如果该成 员是自定义类型如某个 class 或者 struct，那个它的对齐字节数 = 该类型内最大的成员对齐字节数《详见实例 4》） 每个成员对齐规则：类中第一个数据成员放在 offset 为 0 的位置；对于其他的数据成员（假设该数据成员对齐字节数为 k），他们放置的起始位置 offset 应该是 min(k, n) 的整数倍 整体对齐规则：最后整个类的大小应该是 n 的整数倍 当设置的对齐字节数大于类中最大成员对齐字节数时，这个设置实际上不产生任何效果（实例 2）；当设置对齐字节数为1 时，类的大小就是简单的把所有成员大小相加 我们通过以下几个实例来分析 实例 1：（没有指定对齐字节，则 n = 最大成员（int i）的大小 4） class node { char c; //放在位置 0，位置区间[0] int i; //4 = n, 那么放置起始位置应该是 4 的倍数，即4，位置区间为[4~7] short s; //2 n，那么放置起始位置应该是2 的倍数，即8，位置区间为[8~9] } 此时成员共占用[0~9]10 个字节，还要整体对齐，大小应该是 4 的倍数，即 12 实例 2：（假设指定对齐字节为 8，那么 n = min(8,4) = 4） class node { int i; //放在位置 0，位置区间[0~3] char c; //1 n, 那么放置起始位置应该是 1 的倍数，即 4，位置区间为[4] short s; //2 n，那么放置起始位置应该是2 的倍数，即6，位置区间为[6~7] } 成员共占据[0~7]8 个字节，刚好是 4 的倍数，因此大小是 8 实例 3：（假设指定对齐字节是 2，则 n = min(2,4) = 2） class node { char c; //放在位置 0，位置区间[0] int i; //4 n, 那么放置起始位置应该是 2 的倍数，即 2，位置区间为[2~5] short s; //2 = n，那么放置起始位置应该是2 的倍数，即6，位置区间为[6~7] } 此时成员共占用[0~7]8 个字节，刚好是 4 的倍数，因此大小是 8 实例 4：（按照默认设置） class temp { char c; int i; short s1; }; 由实例 1 可知，默认对齐情况下，temp 的大小是 12，temp 的对齐字节数是： 三个成员取最大的，即为 4； 对于 node，n = 其三个成员对齐字节数取最大，即等于t 的对齐字节数，也就是 4。 class node { char c; //放在位置 0，位置区间[0] temp t; //4（temp 的对齐字节数） = n, 那么放置起始位置应该是 4 的倍数， 即 4，位置区间为[4~15] short s; //2 n，那么放置起始位置应该是2 的倍数，即16，位置区间为[16~17] } 此时成员共占用[0~17]18 个字节，还要整体对齐，大小应该是4 的倍数，因 此大小是 20 实例 5：（默然设置） 对于 node，n = 其三个成员对齐字节数取最大，即等于 d 的对齐字节数，也就是 8