跟我一起学C++之从C到C++（结构体内存对齐）

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-08-23 03:54 192阅读 0赞

1.什么是内存对齐

（1）      编译器为每个“数据单元”按排在某个合适的位置上。

（2）      C、C++语言非常灵活，它允许你干涉“内存对齐”。也就是可以人为的设置编译器的对齐方式。

2.为什么要对齐

性能原因：在对齐的地址上访问数据快。如果是字节对齐方式存储的话，CPU读取的时候只需要进行一个总线周期即可全部读取完毕，如果不对齐的话，对于32位的系统，CPU读取的时候一般架构都是从偶地址开启的，一次只能读取4个字节，因此需要两个总线周期才能完成，并且还需要进行寄存器里面的数据合并，还需要进行数据移位那么这样的效率就是很低的。

3.如何对齐

（1）      第一个数据成员放在offset为0的位置

（2）      其它成员对齐至min(sizeof(member)，\#pragma pack所指定的值)的整数倍。

（3）整个结构体也要对齐，结构体总大小对齐至各个成员中最大对齐数的整数倍。

代码示例：

//main.cpp
 #include <iostream>
 using namespace std;
 #include <stdio.h>
 
 #pragma pack(2)//修改对齐数
 struct Test
 {
 	char a;//1个字节
 	double b;//8个字节
 	char c;//1个字节
 };
 #pragma pack()
 
 //对齐规则
 //1.第一个成员与结构体变量的偏移量为0。也就是&test = &test.a;
 //2.其它成员要对齐到某个数字（对齐数）的整倍数的地址
 //3.对齐数取编译器预设的一个对齐整数与该成员大小的较小值，VS中是默认值是8，所以上述打印出来就是24，取值可以是1,2,4,8,16
 //4.结构体总大小为最大对齐数的整数倍
 
 
 int main(void)
 {
 	Test test;
 	//&test = &test.a;
 	char *p= (char*)&test;
 	//cout<<p<<endl;
 	printf("结构体起始地址：%p\n", p);
 	p = &test.a;
 	printf("a起始地址：%p\n", p);
 	p = (char *)&test.b;
 	printf("b起始地址：%p\n", p);
 	p = &test.c;
 	printf("c起始地址：%p\n", p);
 
 	cout<<sizeof(Test)<<endl;
 	return 0;
 }

运行结果：

![Center][]

以上例结构体为例，取值范围在VS中和在linux系统中的g++编译器，不同的对齐数的起止偏移地址，以及占用字节数如下所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 编译器 </td> 
 <td colspan="2"> VS </td> 
 <td colspan="2"> G++ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 对齐数 </td> 
 <td> 起始地址--结束地址 </td> 
 <td> 占用字节数 </td> 
 <td> 起始地址--结束地址 </td> 
 <td> 占用字节数 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 1 </td> 
 <td> a:0--0 b:1—9 c:10-10 </td> 
 <td> 10 </td> 
 <td> a:0--0 b:1—9 c:10-10 </td> 
 <td> 10 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 2 </td> 
 <td> a:0--1 b:2—10 c:11-12 </td> 
 <td> 12 </td> 
 <td> a:0--1 b:2—10 c:11-12 </td> 
 <td> 12 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 4 </td> 
 <td> a:0--3 b:4—11 c:12-15 </td> 
 <td> 16 </td> 
 <td> a:0--3 b:4—11 c:12-15 </td> 
 <td> 16 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 8 </td> 
 <td> a:0--7 b:8—15 c:16-24 </td> 
 <td> 24 </td> 
 <td> 不支持 </td> 
 <td> 不支持 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 16 </td> 
 <td> a:0--15 b:16—31 c:32-47 </td> 
 <td> 48 </td> 
 <td> 不支持 </td> 
 <td> 不支持 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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