字节对齐

字节对齐

为什么字节对齐？

一个字或双字操作数跨越了4字节边界，或者一个四字操作数跨越了8字节边界，被认为是未对齐的，从而需要两次总线周期来访问内存。一个字起始地址是奇数但却没有跨越字边界被认为是对齐的，能够在一个总线周期中被访问

为了提高CPU访问内存中的数据的效率在给每个数据变量分配内存空间时，需考虑地址对齐

 

（1）自然对齐：在给数据分配内存空间时，如果各成员数据的空间的起始地址能够被数据的长度整除，结构的总大小是最大sizeof(类型)的整数倍

typedef struct _a 
{
   char c1;
   long i;
   char c2;
   double f;
}a;
typedef struct _b 
{
   char c1;
   char c2;
   long i;
   double f;
}b;

 

结构体a的长度为24，c1一个字节，i四个字节，为了对齐，C1要补齐3个字节，C2一个字节，f八个字节，为了对齐，C2要补齐3个字节，这里一共20个字节,因为总长度要是最大sizeof（double）的倍数，所以要为24个字节

结构体b的长度为16，c1一个字节，C2一个字节，补齐2字节，i四个字节，f八个字节，一共为16个字节，也是8的倍数

 

（2）适当对齐：在给数据分配内存空间时，如果数据的空间的起始地址能被数据的M值整除，结构的总大小是M值的整数倍

 对于不同的数据都存在一个M值

 当数据的长度<机器字长  M=数据长度

 当数据的长度>机器字长  M=机器字长

 

基本数据：长度对齐

数组：     以元素的M值对齐

指针：     以4字节对齐

联合体：   成员中最大的M值对齐

结构体：   成员中最大的M值（成员排序不同，所占内存大小不一样）

struct A{

    char x;

    int y;

    short z;  

}st1;

struct B{

    char x;

    short z;  

    int y;

}st2;

 

结构体A总长度为12，首先看M值，最大的是y，四个字节，未超过机器字节，所以M为4，x一个字节，补齐3字节，y四个字节，z两个字节，补齐2字节，一共12字节,是M的倍数

结构体B总长度为8，M值也是为4，x一个字节，z两个个字节，补齐一个字节，y四个字节，一共8个字节，是M的倍数

 

从上面可以看到，结构体成员是一样的，但是顺序不一样，导致了占用的空间不一样，所以我们在定义结构体成员时，最好是按字节长度从小到大定义，可以节省空间

 

（3）栈上对齐：函数内的变量一般都是存在栈上的，x86平台是四字节对齐，x64平台是16字节对齐

Void test(void) 
{ 
    char c =0; 
    int a = 4; 
    char str[10]= "hello"; 
    float f = 2.0f; 

f = a+c;
}

占用空间是24字节，c一个字节，补齐3字节，a四个字节，str占10个字节，补齐2字节，f四个字节，一共24字节