C语言学习： 结构体的内存对齐

怎么对齐的？ 是对齐他占用内存的倍数， 看下面的代码

int main() {
  typedef struct Person {
    char *name;
    int age;
    char *id;
  } Person;

  struct Person person = {.name="bennyhuo", .id="12113322222"};
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指针变量占用八个字节，int占4个字节， 大家看到最后八个字节对应的是 id指针，前面有cc cc cc cc, 这四个字节就是内存对齐导致的。

换种写法，优化结构体对齐的问题。 从这个例子可以看出， 结构体定义不合理的话， 会导致内存浪费。

 1 typedef struct {
 2     char a; // 1
 3     char b; // 1
 4 //    __attribute((aligned(2))) int c; // 4 gcc only
 5 //    _Alignas(8) int c; // 4 c11
 6     int c;
 7     short d; // 2
 8     double e; // 8
 9   } Align;
10 
11   typedef struct {
12     char a; // 1
13     char b; // 1
14     short d; // 2
15     int c; // 4
16     double e; // 8
17   } OptimizedAlign;
18 
19 
20   Align align = {'a', 'b', 3, 4, 5.0};
21   OptimizedAlign optimized_alignlign = {'a', 'b', 4, 3, 5.0};

看下面的内存分配， 第一版， int c 在short d前面，int 展占4位， short占2位，double占八位， 所以在分配e的时候，会让出6个cc， 放在第二行第八位，导致了红框部分内存的浪费。

align 和optimizeAlign，的区别， 就是把d移到c的前面定义， 这样， char， char， short， 就正好放在前四个字节上， int正好4个字节， 就避免了红框部署的浪费。

 

 

 怎么设置全局的内存对齐。

#pragma pack(2)

 

 

 设置前

 

 

 设置后， id指针的位置向前移了， 他变成2的倍数进行对齐， 而不是八位对齐。

 

 

 怎么设置单个字段的对齐方式呢： _Alignas

_Alignas(8) int c; // 4 c11
 1 typedef struct {
 2     char a; // 1
 3     char b; // 1
 4 //    __attribute((aligned(2))) int c; // 4 gcc only
 5     _Alignas(8) int c; // 4 c11
 6 //    int c;
 7     short d; // 2
 8     double e; // 8
 9   } Align;
10 
11   typedef struct {
12     char a; // 1
13     char b; // 1
14     int c; // 4
15     short d; // 2
16     double e; // 8
17   } OptimizedAlign;
18 
19 
20   Align align = {'a', 'b', 3, 4, 5.0};
21   OptimizedAlign optimized_alignlign = {'a', 'b', 4, 3, 5.0};
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对齐前后，可以看到，上面的绿色部分是设置了八位对齐，下面的绿色部分是默认， 我们把int c改成八位对齐， 所以变成下面这样。

 

 

 怎么看一个字段对于这个结构体的内存偏移量： 用 offsetof(Align,e)

 

 

 整体代码

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <io_utils.h>
 3 #include <stddef.h>
 4 //#pragma pack(2)
 5 int main() {
 6   typedef struct Person {
 7     char *name;
 8     int age;
 9     char *id;
10   } Person;
11 
12   struct Person person = {.name="bennyhuo", .id="12113322222"};
13 
14   PRINT_INT(person.age);
15   person.age = 30;
16 
17   typedef struct {
18     char a; // 1
19     char b; // 1
20 //    __attribute((aligned(2))) int c; // 4 gcc only
21     _Alignas(8) int c; // 4 c11
22 //    int c;
23     short d; // 2
24     double e; // 8
25   } Align;
26 
27   typedef struct {
28     char a; // 1
29     char b; // 1
30     int c; // 4
31     short d; // 2
32     double e; // 8
33   } OptimizedAlign;
34 
35 
36   Align align = {'a', 'b', 3, 4, 5.0};
37   OptimizedAlign optimized_alignlign = {'a', 'b', 4, 3, 5.0};
38 
39   //PRINT_INT(_Alignof(align.c));
40   PRINT_INT(offsetof(Align, e));
41   return 0;
42 }
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结果

为什么要有内存对齐？ 内存对齐之后， CPU访问内存会快一些

 

posted @ 2023-02-05 08:47  泥古拉斯赵四  阅读(40)  评论(0)  编辑  收藏  举报