【C++】内存对齐笔记

1 内存对齐

内存对齐的主要目的还是用空间换时间，提高处理器对内存的访问效率。
处理器通过地址总线确定要访问的内存时，访问内容的起始地址应该是4的倍数（因为64位的操作系统要兼容32位的操作系统），至于每次要取多少字节可以通过编译器自行设定。比如64位的操作系统，有“每一次取8字节的能力”，但是每次有效存取的字节数可以小于等于8字节。
数据对齐的字节数，和结构体中的占用空间最大的类型一致，如结构体Student1的内存对齐位和int类型一致为4字节，（bool占用1字节，剩下三字节的给三个char）4字节，（剩余的18个char占用4+4+4+4+2，但是2是单独占用4个字节）5*4字节，int再占用4个字节。4*7=28（需要注意的是，char是一种基础类型，char数组的每个元素都可以单独存储，因此可以直接跟在bool对象的后边。）

typedef stuct Student1 //28
{
  bool accept;
  char name[21];
  int score;
};

对于Student2，最大的类型位int(对象占用4字节)，因此struct要按照4字节进行对齐。bool单独占用4字节，int正好占用4字节，char占用46=24字节（45+1，但是最后一个1单独占4个字节）。4*8=32.

typedef stuct Student2 //32
{
  bool accept;
  int score;
  char name[21];
};

对于Student3，最大的类型为double(对象占用8字节)，因此struct要按照8字节进行对齐。bool占用1字节，剩下的7字节由name填充，剩余的char占用8*2（8+6，6个char单独占用1个字节），double单独占用一个字节。因此总共32字节。

typedef stuct Student3 //32
{
  bool accept;
  char name[21];
  double score;
};

总结一下：

1. 32位系统访问内存时，访问空间的起始地址为4的倍数，每次读取的字节数可以小于等于4字节。64位系统兼容32位系统，因此访问空间的起始地址也位4的倍数，每次读取的字节数可以小于等于8字节。
2. struct在内存对齐时的对象占用空间大小的计算：
   • 看struct内最大的类型占用空间大小N。如Student3是double的8字节，Student2是int的4字节，char数组的类型仍然是char。
   • 按照N个字节为一块来给struct对象分配空间。如Student3中的char数组可以紧接着bool存储。但是double要另外占用一块。就是说，基础类型定义的变量所占的空间是不能分开的，需要在一个块内的。
   • 计算总共占用了多少块。