什麼是對齊，為什麼要對齊

什麼是對齊，以及為什麼要對齊：

現代計算機中記憶體空間都是按照

byte

劃分的，從理論上講似乎對任何型別的變數的訪問可以從任何位址開始，但實際情況是在訪問特定變數的時候經常在特定的記憶體位址訪問，這就需要各型別資料按照一定的規則在空間上排列，而不是順序的乙個接乙個的排放，這就是對齊。

對齊的作用和原因：各個硬體平台對儲存空間的處理上有很大的不同。一些平台對某些特定型別的資料只能從某些特定位址開始訪問。其他平台可能沒有這種情況，但是最常見的是如果不按照適合其平台要求對資料存放進行對齊，會在訪問效率上帶來損失。比如有些平台每次讀都是從偶位址開始，如果乙個

int型（假設為

32 位系統）如果存放在偶位址開始的地方，那麼乙個讀週期就可以讀出，而如果存放在奇位址開始的地方，就可能會需要

2個讀週期，並對兩次讀出的結果的高低位元組進行拼湊才能得到該

int資料。顯然在讀取效率上下降很多。這也是空間和時間的博弈。

對齊的實現

通常，我們寫程式的時候，不需要考慮對齊問題。編譯器會替我們選擇適合目標平台的對齊策略。當然，我們也可以通知給編譯器傳遞預編譯指令而改變對指定資料的對齊方法。

但是，正因為我們一般不需要關心這個問題，所以因為編輯器對資料存放做了對齊，而我們不了解的話，常常會對一些問題感到迷惑。最常見的就是

struct

資料結構的

sizeof

結果，出乎意料。為此，我們需要對對齊演算法所了解。

對齊的演算法：

由於各個平台和編譯器的不同，現以本人使用的

gcc version 3.2.2

編譯器（32位

x86平台）為例子，來討論編譯器對

struct

資料結構中的各成員如何進行對齊的。

設結構體如下定義：

struct a

;結構體

a中包含了

4位元組長度的

int乙個，

1位元組長度的

char

乙個和2

位元組長度的

short

型資料乙個。所以

a用到的空間應該是

7位元組。但是因為編譯器要對資料成員在空間上進行對齊。

所以使用

sizeof(strcut a)值為8

。現在把該結構體調整成員變數的順序。

struct b

;這時候同樣是總共

7個位元組的變數，但是

sizeof(struct b)

的值卻是12。

下面我們使用預編譯指令

#progma pack (value)

來告訴編譯器，使用我們指定的對齊值來取代預設的。

#progma pack (2) /*

指定按2

位元組對齊

*/struct c

;#progma pack () /*

取消指定對齊，恢復預設對齊

*/sizeof(struct c)值是8

。修改對齊值為1：

#progma pack (1) /*

指定按1

位元組對齊

*/struct d

;#progma pack () /*

取消指定對齊，恢復預設對齊

*/sizeof(struct d)值為7

。對於char

型資料，其自身對齊值為

1，對於

short型為2

，對於int,float,double

型別，其自身對齊值為

4，單位位元組。

這裡面有四個概念值：

1.資料型別自身的對齊值：就是上面交代的基本資料型別的自身對齊值。

2.指定對齊值：

#progma pack (value)

時的指定對齊值

value。3.

結構體或者類的自身對齊值：其成員中自身對齊值最大的那個值。

4.資料成員、結構體和類的有效對齊值：自身對齊值和指定對齊值中小的那個值。

有了這些值，我們就可以很方便的來討論具體資料結構的成員和其自身的對齊方式。有效對齊值

n是最終用來決定資料存放位址方式的值，最重要。有效對齊

n，就是表示

「對齊在n上

」，也就是說該資料的

"存放起始位址

%n=0".

而資料結構中的資料變數都是按定義的先後順序來排放的。第乙個資料變數的起始位址就是資料結構的起始位址。結構體的成員變數要對齊排放，結構體本身也要根據自身的有效對齊值圓整

(就是結構體成員變數占用總長度需要是對結構體有效對齊值的整數倍，結合下面例子理解

)。這樣就不能理解上面的幾個例子的值了。

例子分析：

分析例子b；

struct b;假設

b從位址空間

0x0000

開始排放。該例子中沒有定義指定對齊值，在筆者環境下，該值預設為

4。第乙個成員變數

b的自身對齊值是

1，比指定或者預設指定對齊值

4小，所以其有效對齊值為

1，所以其存放位址

0x0000

符合0x0000%1=0.

第二個成員變數

a，其自身對齊值為

4，所以有效對齊值也為

4，所以只能存放在起始位址為

0x0004

到0x0007

這四個連續的位元組空間中，複核

0x0004%4=0,

且緊靠第乙個變數。第三個變數

c,自身對齊值為

2，所以有效對齊值也是

2，可以存放在

0x0008

到0x0009

這兩個位元組空間中，符合

0x0008%2=0

。所以從

0x0000

到0x0009

存放的都是

b內容。再看資料結構

b的自身對齊值為其變數中最大對齊值

(這裡是

b）所以就是

4，所以結構體的有效對齊值也是

4。根據結構體圓整的要求，

0x0009

到0x0000=10

位元組，（10＋

2）％4＝

0。所以

0x0000a

到0x000b

也為結構體

b所占用。故b從

0x0000

到0x000b

個位元組,sizeof(struct b)=12;同理,

分析上面例子c：

#progma pack (2) /*

指定按2

位元組對齊

*/struct c

;#progma pack () /*

取消指定對齊，恢復預設對齊

*/第乙個變數

b的自身對齊值為

1，指定對齊值為

2，所以，其有效對齊值為

1，假設c從

0x0000

開始，那麼

b存放在

0x0000

，符合0x0000%1= 0;

第二個變數，自身對齊值為

4，指定對齊值為

2，所以有效對齊值為

2，所以順序存放在

0x0002

、0x0003

、0x0004

、0x0005

四個連續位元組中，符合

0x0002%2=0

。第三個變數

c的自身對齊值為

2，所以有效對齊值為

2，順序存放

在0x0006

、0x0007

中，符合

0x0006%2=0

。所以從

0x0000

到0x00007

共八字節存放的是

c的變數。又

c的自身對齊值為

4，所以

c的有效對齊值為2。又

8%2=0,c

只占用0x0000

到0x0007

的八個位元組。所以

sizeof(struct c)=8.

什麼是對齊，為什麼要對齊

什麼是位元組對齊,為什麼要對齊

什麼是位元組對齊,為什麼要對齊

什麼是對齊，以及為什麼要對齊

什麼是對齊，為什麼要對齊

什麼是位元組對齊,為什麼要對齊

什麼是位元組對齊,為什麼要對齊

什麼是對齊，以及為什麼要對齊

相關推薦