C++內(nèi)存中字節(jié)對(duì)齊_結(jié)構(gòu)對(duì)齊問(wèn)題詳解

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1、c++內(nèi)存中字節(jié)對(duì)齊問(wèn)題詳解一、什么是字節(jié)對(duì)齊,為什么要對(duì)齊?現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中內(nèi)存空間都是按照byte劃分的，從理論上講似乎對(duì)任何類(lèi)型的變量的訪問(wèn)可以從任何地址開(kāi)始，但實(shí)際情況是在訪問(wèn)特定類(lèi)型變量的時(shí)候經(jīng)常在特定的內(nèi)存地址訪問(wèn)，這就需要各種類(lèi)型數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則在空間上排列，而不是順序的一個(gè)接一個(gè)的排放，這就是對(duì)齊。對(duì)齊的作用和原因：各個(gè)硬件平臺(tái)對(duì)存儲(chǔ)空間的處理上有很大的不同。一些平臺(tái)對(duì)某些特定類(lèi)型的數(shù)據(jù)只能從某些特定地址開(kāi)始存取。比如有些架構(gòu)的CPU在訪問(wèn)一個(gè)沒(méi)有進(jìn)行對(duì)齊的變量的時(shí)候會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤,那么在這種架構(gòu)下編程必須保證字節(jié)對(duì)齊.其他平臺(tái)可能沒(méi)有這種情況，但是最常見(jiàn)的是如果不

2、按照適合其平臺(tái)要求對(duì)數(shù)據(jù)存放進(jìn)行對(duì)齊，會(huì)在存取效率上帶來(lái)?yè)p失。比如有些平臺(tái)每次讀都是從偶地址開(kāi)始，如果一個(gè)int型（假設(shè)為32位系統(tǒng)）如果存放在偶地址開(kāi)始的地方，那么一個(gè)讀周期就可以讀出這32bit，而如果存放在奇地址開(kāi)始的地方，就需要2個(gè)讀周期，并對(duì)兩次讀出的結(jié)果的高低字節(jié)進(jìn)行拼湊才能得到該32bit數(shù)據(jù)。顯然在讀取效率上下降很多。二、請(qǐng)看下面的結(jié)構(gòu)：structMyStruct{doubledda1;chardda;inttype};對(duì)結(jié)構(gòu)MyStruct采用sizeof會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果呢？sizeof(MyStruct)為多少呢？也許你會(huì)這樣求：sizeof(MyStru

3、ct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13但是當(dāng)在VC中測(cè)試上面結(jié)構(gòu)的大小時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)sizeof(MyStruct)為16。你知道為什么在VC中會(huì)得出這樣一個(gè)結(jié)果嗎？其實(shí)，這是VC對(duì)變量存儲(chǔ)的一個(gè)特殊處理。為了提高CPU的存儲(chǔ)速度，VC對(duì)一些變量的起始地址做了“對(duì)齊”處理。在默認(rèn)情況下，VC規(guī)定各成員變量存放的起始地址相對(duì)于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量必須為該變量的類(lèi)型所占用的字節(jié)數(shù)的倍數(shù)。下面列出常用類(lèi)型的對(duì)齊方式(vc6.0,32位系統(tǒng))。類(lèi)型對(duì)齊方式（變量存放的起始地址相對(duì)于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量）Char偏移量必須為siz

4、eof(char)即1的倍數(shù)int偏移量必須為sizeof(int)即4的倍數(shù)float偏移量必須為sizeof(float)即4的倍數(shù)double偏移量必須為sizeof(double)即8的倍數(shù)Short偏移量必須為sizeof(short)即2的倍數(shù)各成員變量在存放的時(shí)候根據(jù)在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的順序依次申請(qǐng)空間，同時(shí)按照上面的對(duì)齊方式調(diào)整位置，空缺的字節(jié)VC會(huì)自動(dòng)填充。同時(shí)VC為了確保結(jié)構(gòu)的大小為結(jié)構(gòu)的字節(jié)邊界數(shù)（即該結(jié)構(gòu)中占用最大空間的類(lèi)型所占用的字節(jié)數(shù)）的倍數(shù)，所以在為最后一個(gè)成員變量申請(qǐng)空間后，還會(huì)根據(jù)需要自動(dòng)填充空缺的字節(jié)。下面用前面的例子來(lái)說(shuō)明VC到底怎么樣來(lái)存放結(jié)

5、構(gòu)的。structMyStruct{doubledda1;chardda;inttype}；為上面的結(jié)構(gòu)分配空間的時(shí)候，VC根據(jù)成員變量出現(xiàn)的順序和對(duì)齊方式，先為第一個(gè)成員dda1分配空間，其起始地址跟結(jié)構(gòu)的起始地址相同（剛好偏移量0剛好為sizeof(double)的倍數(shù)），該成員變量占用sizeof(double)=8個(gè)字節(jié)；接下來(lái)為第二個(gè)成員dda分配空間，這時(shí)下一個(gè)可以分配的地址對(duì)于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為8，是sizeof(char)的倍數(shù)，所以把dda存放在偏移量為8的地方滿(mǎn)足對(duì)齊方式，該成員變量占用sizeof(char)=1個(gè)字節(jié)；接下來(lái)為第三個(gè)成員type分

6、配空間，這時(shí)下一個(gè)可以分配的地址對(duì)于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為9，不是sizeof(int)=4的倍數(shù)，為了滿(mǎn)足對(duì)齊方式對(duì)偏移量的約束問(wèn)題，VC自動(dòng)填充3個(gè)字節(jié)（這三個(gè)字節(jié)沒(méi)有放什么東西），這時(shí)下一個(gè)可以分配的地址對(duì)于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量為12，剛好是sizeof(int)=4的倍數(shù)，所以把type存放在偏移量為12的地方，該成員變量占用sizeof(int)=4個(gè)字節(jié)；這時(shí)整個(gè)結(jié)構(gòu)的成員變量已經(jīng)都分配了空間，總的占用的空間大小為：8+1+3+4=16，剛好為結(jié)構(gòu)的字節(jié)邊界數(shù)（即結(jié)構(gòu)中占用最大空間的類(lèi)型所占用的字節(jié)數(shù)sizeof(double)=8）的倍數(shù)，所以沒(méi)有空缺的字節(jié)

7、需要填充。所以整個(gè)結(jié)構(gòu)的大小為：sizeof(MyStruct)=8+1+3+4=16，其中有3個(gè)字節(jié)是VC自動(dòng)填充的，沒(méi)有放任何有意義的東西。下面再舉個(gè)例子，交換一下上面的MyStruct的成員變量的位置，使它變成下面的情況：structMyStruct{chardda;doubledda1;inttype}；這個(gè)結(jié)構(gòu)占用的空間為多大呢？在VC6.0環(huán)境下，可以得到sizeof(MyStruc)為24。結(jié)合上面提到的分配空間的一些原則，分析下VC怎么樣為上面的結(jié)構(gòu)分配空間的。（簡(jiǎn)單說(shuō)明）structM