５分钟搞定内存字节对齐

写出一个struct,然后sizeof,你会不会经常对结果感到奇怪?sizeof的结果往往都比你声明的变量总长度要大,这是怎么回事呢?讲讲字节对齐吧.

 

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如果体系结构是不对齐的，A中的成员将会一个挨一个存储，从而sizeof(a)为11。显然对齐更浪费了空间。那么为什么要使用对齐呢？
体 系结构的对齐和不对齐，是在时间和空间上的一个权衡。对齐节省了时间。假设一个体系结构的字长为w，那么它同时就假设了在这种体系结构上对宽度为w的数据 的处理最频繁也是最重要的。它的设计也是从优先提高对w位数据操作的效率来考虑的。比如说读写时.............此处省略５０万字

 

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上面是你随便　google一下,人家就可以跟你解释的,一大堆的道理,我们没怎么多时间,讨论为何要对齐.直入主题,怎么判断内存对齐规则,sizeof的结果怎么来的,请牢记以下3条原则:(在没有#pragma pack宏的情况下，务必看完最后一行)

 

１:数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员存 储的起始位置要从该成员大小或者成员的子成员大小（只要该成员有子成员，比如说是数组，结构体等）的整数倍开始(比如int在３２位机为４字节,则要从４ 的整数倍地址开始存储。

 

２:结构体作为成员:如果一个结构里有某些结构体成员,则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储.(struct a里存有struct b,b里有char,int ,double等元素,那b应该从8的整数倍开始存储.)

 

３:收尾工作:结构体的总大小,也就是sizeof的结果,.必须是其内部最大成员的整数倍.不足的要补齐.

 

 

等你看完此３条原则,２分钟已经过去,抓紧时间,实战３分钟:

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct bb
{
    int id;             //[0]....[3]
    double weight;      //[8].....[15]　　　　　　原则１
    float height;       //[16]..[19],总长要为８的整数倍,补齐[20]...[23]　　　　　原则３
} BB;

typedef struct aa
{
    char name[2];     //[0],[1]
    int  id;          //[4]...[7]　　　　　　　　　　原则１

    double score;     //[8]....[15]　　　　
    short grade;      //[16],[17]　　　　　　　　
    BB b;             //[24]......[47]　　　　　　　　　　原则２
} AA;

int main()
{
    AA a;
    printf("%lu, %lu\n", sizeof(AA), sizeof(BB));
    return 0;
}

 

 结果是

48 24
ok,上面的全看明白了,内存对齐基本过关.

 

再讲讲#pragma pack().

在代码前加一句#pragma pack(1),你会很高兴的发现,上面的代码输出为

32 16
bb是4+8+4=16,aa是2+4+8+2+16=32;

这不是理想中的没有内存对齐的世界吗.没错,#pragma pack(1),告诉编译器,所有的对齐都按照1的整数倍对齐,换句话说就是没有对齐规则.

 

那#pragma pack(2)的结果又是多少呢?对不起,５分钟到了,自己去测试吧.

 

ps:Vc,Vs等编译器默认是#pragma pack(8)，所以测试我们的规则会正常；注意gcc默认是#pragma pack(4)，并且gcc只支持1,2,4对齐。套用三原则里计算的对齐值是不能大于#pragma pack指定的n值。