位元組記憶體對齊

這裡重點討論記憶體對齊問題和#pragma pack()的使用方法。

什麼是記憶體對齊？

先看下面的結構：

struct teststruct1

假設這個結構的成員在記憶體中是緊湊排列的，假設c1的位址是0，那麼s的位址就應該是1，c2的位址就是3，i位址就是4。也就是c1位址為

0000 0000，s位址為0000 0001，c2位址為0000 0003，i位址為0000 0004。

可是，我們在visual c++6.0 中寫乙個簡單的程式：

struct teststruct1 a;

printf("c1 %p,s %p,c2 %p,i %p\n",

(unsigned int)(void*)&a.c1 - (unsigned int)(void*)&a,

(unsigned int)(void*)&a.s - (unsigned int)(void*)&a,

(unsigned int)(void*)&a.c2 - (unsigned int)(void*)&a,

(unsigned int)(void*)&a.i - (unsigned int)(void*)&a);

執行，輸出：

c1 00000000, s 00000002, c2 00000004, i 00000008。

為什麼會這樣？這就是記憶體對齊二導致的問題。

字，雙字，和四字在自然邊界上不需要在記憶體中對齊。（對字，雙字，和四字來說，自然邊界分別是偶數字址，可以被4 整除的位址，和可以被8 整除的位址。）無論如何，為了

提高程式的效能，資料結構（尤其是棧）應該盡可能地在自然邊界上對齊。原因在於，為了訪問未對齊的記憶體，處理器需要作兩次記憶體訪問；然而，對齊的記憶體訪問僅需要一次訪

問。乙個字或雙字運算元跨越了4 位元組邊界，或者乙個四字運算元跨越了8 位元組邊界，被認為是未對齊的，從而需要兩次匯流排週期來訪問記憶體。乙個字起始位址是奇數但卻沒有跨

越字邊界被認為是對齊的，能夠在乙個匯流排週期中被訪問。某些操作雙四字的指令需要記憶體運算元在自然邊界上對齊。如果運算元沒有對齊，這些指令將會產生乙個通用保護異常。

雙四字的自然邊界是能夠被16 整除的位址。其他的操作雙四字的指令允許未對齊的訪問（不會產生通用保護異常），然而，需要額外的記憶體匯流排週期來訪問記憶體中未對齊的資料。預設情況下，編譯器預設將結構、棧中的成員資料進行記憶體對齊。因此，上面的程式輸

出就變成了：c1 00000000, s 00000002, c2 00000004, i 00000008。編譯器將未對齊的成員向後移，將每乙個都成員對齊到自然邊界上，從而也導致了整個結構的尺寸變大。儘管會犧牲

一點空間（成員之間有部分記憶體空閒），但提高了效能。也正是這個原因，我們不可以斷言sizeof(teststruct1)的結果為8。在這個例子中，sizeof(teststruct1)的結果為12。

以上是來自《c語言深度剖析》的言論

下面是個人對這個結構體struct teststruct1 a大小的理解：

第乙個變數c1時char型別，佔乙個位元組。第二個變數s時short型別，佔兩個位元組。所以變數s要與變數c1對齊，c1就得佔兩個位元組。

c2本來占用1個位元組，由於變數i要與它對齊,c2就得佔4個位元組。至於變數i，它在結構體最後面，就佔本身記憶體4個位元組。

用下面**更清晰：

位元組 記憶體 對齊