關於計算機中資料型別儲存的對齊問題

2021-06-29 06:42:40 字數 1717 閱讀 7837

許多計算機系統對基本資料型別的合法位址做出了一些限制,要求某種型別物件的位址必須是某個值k(通常是2,、4、8)的倍數,這種對齊限制簡化了形成處理器和儲存器系統之間介面的硬體設計,並且提高了訪問效率,雖然可能浪費了空間。所以了解對齊,可以使我們在不降低效率的情況下以最低的空間儲存資料

不同的硬體結構對對齊有不同的要求,ia32(intel architecture 32)硬體無論資料是都對齊,都能正常工作,但是,intel還是建議要資料對齊以提高儲存器系統效能。

對linux系統來說,2位元組資料型別(如short)的位址必須是2的倍數,而較大的資料型別(int、int*、float、double)的位址必須是4的倍數。

對windows不一樣,double或者long long型別資料的位址是8的倍數。

看一下測試**:(win7 32bit  vc++平台)

#include struct a ;

struct b ;

#pragma pack(1) //按1位元組對齊

struct c ;

#pragma pack() //取消對齊

struct test ;

struct testoptimize ;

#pragma pack(1)

struct test1 ;

#pragma pack()

int main()

列印結果:

對於a,char後面補齊是為了int能夠對齊,但是為什麼short後面也插入兩個位元組呢,因為a可能被申明為乙個陣列,如果是陣列,也必須滿足每個元素位址是4的倍數對齊,因此會被補齊。結構體缺省會以占用空間最大的那個欄位的位元組數倍數為位址值

並且可以看出b是對a的一種優化,調整一下字段儲存順序,就可以節省出一些空間,並且不影響訪問效率

同樣的**,我們在linux系統下再做測試(ubuntu 14.04.2 lts \n \l   x86_64 x86_64 x86_64 gnu/linux (gcc version 4.8.2 (ubuntu 4.8.2-19ubuntu1) ))我的是ubuntu64位系統

輸出結果:128

7484035

這裡test 和testoptimize和test1都不一樣了。因為64位系統指標型別是64bit即8 b。下面是在win7 32 vc6.0下test/testoptimize/test1與ubuntu64 gcc4.8.2下面的對比。

總結:1.位元組對齊是和硬體相關的限制,一些硬體必須要位元組對齊(從而提高訪問效率),另外一些硬體可以支援對齊或者不對齊,像ia32架構,但是建議位元組對齊,這樣能夠提高儲存器效率。

2.基本資料型別存放首位址一般是該資料型別自身長度的整數倍,一般都是1、2、4、8的倍數。對於復合資料型別,像結構體,首位址需要是他成員中最長欄位的整數倍。

3.另外,結構體為了滿足結構體陣列的儲存要求,可能在最後面也補0以便下乙個元素的首位址也是對齊的。計算結構體所佔的記憶體空間有乙個小技巧,就是畫位圖。通過最長字段確定點陣圖的寬度,然後再根據各個欄位首位址對齊要求,畫出整個位圖。就像我上面的圖一樣。

4.注意,不同平台不同編譯器最後的對齊效果也不一定相同,欄位的位置具體在哪個地方也是有多種可能的。

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