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C++ 内存对齐【转载】

muzzik大约 3 分钟笔记编程语言C++

首先,什么是内存对齐?

如果你不了解内存对齐,你应该会认为数据在内存上是一个接一个连续存储的,然而实际情况并非如此,数据是按照一定的规则在内存中摆放的,这个规则就是内存对齐的规则。为什么要内存对齐呢,这是因为各个硬件平台对存储空间的处理上有很大不同,一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取,这通常是因为要考虑存取数据的效率才如此设计的。比如有些平台每次读取都是从偶地址开始,如果一个int型(假设为32位)的变量存放在偶地址开始的地方,那么一个读周期就可以读出,而如果存放在奇地址开始的地方,就可能会需要两个读周期,并且对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到该int数据,这种情况效率下降很多。

一般情况下我们不需要考虑内存对齐的问题,编译器会替我们选择适合目标平台的对齐策略,当有特殊需求时,我们也可以自定义数据的对齐规则。

如果你不了解内存对齐,你运行下面的代码

struct Test{
        int a;
        char b;
        short c;
    };
printf("size is %lu\n",sizeof(struct Test));

int占4个字节,char占1个字节,short占2个字节,结构体的长度应该是7,但是运行的结果会是8.而如果我们把b和a互换一下位置

struct Test{
        char b;
        int a;
        short c;
    };
printf("size is %lu\n",sizeof(struct Test));

运行结果结果会变成12.

对齐规则可以这样理解,存放数据的起始地址要是数据自身长度的整数倍,也就是起始地址对自身长度取余结果为0,比如第一个成员变量的长度是1,起始存储位置为0x0000那么0x0000%1=0,所以是可以的。第二个成员变量的长度是4,如果按顺序存储,起始位置应该为0x0001,但是0x0001%4不等于0,所以要向后找符合规则的位置,直到0x0004,也就是说第一个变量到第二个变量之间的0x0001、0x0002和0x0003地址都是空着的。第三个成员变量的长度是2,紧接着第二个成员变量的起始位置是0x0008(0x0004-0x0007用来存储第二个变量),而这个位置符合规则,所以可以使用。这样,这个结构体占用了从0x0000-0x0009的10个字节,为什么结果是12呢,这是因为除了每个成员变量需要对齐外,整个结构体也需要对齐,结构体的对齐要求是自身长度要是最大成员变量长度的整倍数,最大成员变量的长度是4,也就是说结构体的长度要是4的倍数,目前结构体长度是10,那么最理想的结果就是12了。这就是对齐的规则。

我们再来说一说如何自定义对齐规则,因为当涉及到客户端与服务端通信时通常都会用到。

#pragma pack(2)
    struct Test{
        char b;
        int a;
        short c;
    };
#pragma pack()
printf("size is %lu\n",sizeof(struct Test));

运行上面代码,结果是8.代码#pragma pack(2)可以指定按2字节对齐,所以起始地址需要时2的整数倍,大家可以自己算一下结果是不是8.另外注意,#pragma pack()可以取消指定对齐,让代码恢复默认对齐规则。当客户端以结构体的形式传2进制流数据与服务端通信时,一般都按1字节对齐。

来自https://www.cnblogs.com/zijintime/p/7515074.htmlopen in new window

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