内存对齐

struct test1{ };

struct test2{ };

struct test3{ };

struct test4{ };

union un1{ };

int main() {

string s; int *p; char *c; int a[10];

cout<<\"int *p: \"<}

cout<<\"int: \"<cout<<\"long long: \"<例如，下面的结构各成员空间分配情况： struct test {

char x1; short x2; float x3; char x4; };

结构的第一个 成员x1，其偏移地址为0，占据了第1个字节。第二个成员x2为short类型，其起始地址必须2字节对界，因此，编译器在x2和x1之间填充了一个空字 节。结构的第三个成员x3和第四个成员x4恰好落在其自然对界地址上，在它们前面不需要额外的填充字节。在test结构中，成员x3要求4字节对界，是该 结构所有成员中要求的最大对界单元，因而test结构的自然对界条件为4字节，编译器在成员x4后面填充了3个空字节。整个结构所占据空间为12字节。

更改C编译器的缺省字节对齐方式

在缺省情况下，C编译器为每一个变量或是数据单元按其自然对界条件分配空间。一般地，可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件：

· 使用伪指令#pragma pack (n)，C编译器将按照n个字节对齐。 · 使用伪指令#pragma pack ()，取消自定义字节对齐方式。 另外，还有如下的一种方式：

· __attribute((aligned (n)))，让所作用的结构成员对齐在n字节自然边界上。如果结构中有成员的长度大于n，则按照最大成员的长度来对齐。

· __attribute__ ((packed))，取消结构在编译过程中的优化对齐，按照实际占用字节数进行对齐。

以上的n = 1, 2, 4, 8, 16... 第一种方式较为常见。 #pragma pack(8) struct s1{ short a; long b; }; struct s2{ char c; s1 d; long long e; };

#pragma pack() 问

1.sizeof(s2) = ?

2.s2的c后面空了几个字节接着是d? sizeof(S2)结果为24.

成员对齐有一个重要的条件,即每个成员分别对齐.即每个成员按自己的方式对齐. 也就是说上面虽然指定了按8字节对齐,但并不是所有的成员都是以8字节对齐.其对齐的规则是,每个成员按其类型的对齐参数(通常是这个类型的大小)和指定对齐参数(这里是8字节)中较小的一个对齐.并且结构的长度必须为所用过的所有对齐参数的整数倍,不够就补空字节.

S1中,成员a是1字节默认按1字节对齐,指定对齐参数为8,这两个值中取1,a按1字节对齐;成员b是4个字节,默认是按4字节对齐,这时就按4字节对齐,所以sizeof(S1)应该为8;

S2 中,c和S1中的a一样,按1字节对齐,而d 是个结构,它是8个字节,它按什么对齐呢?对于结构来说,它的默认对齐方式就是它的所有成员使用的对齐参数中最大的一个,S1的就是4.所以,成员d就是 按4字节对齐.成员e是8个字节,它是默认按8字节对

齐,和指定的一样,所以它对到8字节的边界上,这时,已经使用了12个字节了,所以又添加了4个字节 的空,从第16个字节开始放置成员e.这时,长度为24,已经可以被8(成员e按8字节对齐)整除.这样,一共使用了24个字节.

a b S1的内存布局：11**,1111,

c S1.a S1.b d

S2的内存布局：1***,11**,1111,****11111111 这里有三点很重要:

1.每个成员分别按自己的方式对齐,并能最小化长度

2.复杂类型(如结构)的默认对齐方式是它最长的成员的对齐方式,这样在成员是复杂类型时,可以最小化长度

3.对齐后的长度必须是成员中最大的对齐参数的整数倍,这样在处理数组时可以保证每一项都边界对齐

补充一下,对于数组,对齐方式为元素的对齐方式。比如:

char a[3];这种,它的对齐方式和分别写3个char是一样的.也就是说它还是按1个字节对齐.

如果写: typedef char Array3[3];

Array3这种类型的对齐方式还是按1个字节对齐,而不是按它的长度. 不论类型是什么,对齐的边界一定是1,2,4,8,16,32,64....中的一个. struct s1 {

char a[8]; }; struct s2 {

double d; }; struct s3 { s1 s; char a; }; struct s4 { s2 s; char a; };

cout<s1和s2大小虽然都是8，但是s1的对齐方式是1，s2是8（double），所以在s3和s4中才有这样的差异。

所以，在自己定义结构体的时候，如果空间紧张的话，最好考虑对齐因素来排列结构体里的元素。

Union的对齐方式：为成员中最大的对齐方式，长度为按照这个对齐方式调整最长成员得到的长度。

union u {

double a; int b; }; union u2 {

char a[13]; int b; }; union u3 {

char a[13]; char b; };

cout<都知道union的大小取决于它所有的成员中，占用空间最大的一个成员的大小。所以对于u来说，大小就是最大的double类型成员a了，所以 sizeof(u)=sizeof(double)=8。但是对于u2和u3，最大的空间都是char[13]类型的数组，为什么u3的大小是13，而 u2是16呢？关键在于u2中的成员intb。由于int类型成员的存在，使u2的对齐方式变成4，也就是说，u2的大小必须在4的对界上，所以占用的空 间变成了16（最接近13的对界）。

结论：复合数据类型，如union，struct，class的对齐方式为成员中对齐方式最大的成员的对齐方式。

顺便提一下CPU对界问题，32的C++采用8位对界来提高运行速度，所以编译器会尽量把数据放在它的对界上以提高内存命中率。对界是可以更改的，使 用

#pragmapack(x)宏可以改变编译器的对界方式，默认是8。C++固有类型的对界取编译器对界方式与自身大小中较小的一个。例如，指定编译器 按2对界，int类型的大小是4，则int的对界为2和4中较小的2。在默认的对界方式下，因为几乎所有的数据类型都不大于默认的对界方式8（除了 longdouble），所以所有的固有类型的对界方式可以认为就是类型自身的大小。 www. 更改一下上面的程序：

#pragmapack(2) union u2 {

char a[13]; int b; }; union u3 {

char a[13]; char b; };

#pragmapack(8)

cout<由于手动更改对界方式为2，所以int的对界也变成了2，u2的对界取成员中最大的对界，也是2了，所以此时sizeof(u2)=14。