C 位元組對齊

2021-09-25 15:11:08 字數 2932 閱讀 4921

** 一: 介紹 什麼是位元組對齊及原因 **

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型別變數的時候經常在特定的記憶體位址訪問,這就需要各種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。

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。比如有些架構的cpu在訪問 乙個沒有進行對齊的變數的時候會發生錯誤,那麼在這種架構下程式設計必須保證位元組對齊.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這32bit,而如果存放在奇位址開始的地方,就需要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32bit數 據。顯然在讀取效率上下降很多。

二:常用型別的對齊方式

char

偏移量必須為sizeof(char)即1的倍數

int偏移量必須為sizeof(int)即4的倍數

float

偏移量必須為sizeof(float)即4的倍數

double

偏移量必須為sizeof(double)即8的倍數

short

偏移量必須為sizeof(short)即2的倍數

struct mystruct 

(1)先為第乙個成員dda1分配空間,其起始位址跟結構的起始位址相同(剛好偏移量0剛好為sizeof(double)的倍數),該成員變數占用sizeof(double)=8個位元組;

(2)接下來為第二個成員dda分配空間,這時下乙個可以分配的位址對於結構的起始位址的偏移量為8,是sizeof(char)的倍數,所以把dda存放在偏移量為8的地方滿足對齊方式,該成員變數占用 sizeof(char)=1個位元組;

(3)接下來為第三個成員type分配空間,這時下乙個可以分配的位址對於結構的起始位址的偏移量為9,不是sizeof (int)=4的倍數,為了滿足對齊方式對偏移量的約束問題,vc自動填充3個位元組(這三個位元組沒有放什麼東西),這時下乙個可以分配的(4)位址對於結構的起始位址的偏移量為12,剛好是sizeof(int)=4的倍數,所以把type存放在偏移量為12的地方,該成員變數占用sizeof(int)=4個位元組;

(5)這時整個結構的成員變數已經都分配了空間,總的占用的空間大小為:8+1+3+4=16,剛好為結構的位元組邊界數(即結構中占用最大空間的型別所占用的位元組數sizeof(double)=8)的倍數,所以沒有空缺的位元組需要填充。所以整個結構的大小為:sizeof(mystruct)=8+1+ 3+4=16,其中有3個位元組是vc自動填充的,沒有放任何有意義的東西。

struct mystruct 

;                 //所有成員變數都分配了空間,空間總的大小為1+7+8+4=20,不是結構的節邊界數(即結構中占用最大空間的型別所占用的位元組數sizeof(double)=8)的倍數,所以需要填充4個位元組,以滿足結構的大小為sizeof(double)=8的倍數。

三 #pragma pack(n)

(1)如果n大於等於該變數所占用的位元組數,那麼偏移量必須滿足預設的對齊方式,

(2)如果n小於該變數的型別所占用的位元組數,那麼偏移量為n的倍數,不用滿足預設的對齊方式。

結構的總大小也有個約束條件,分下面兩種情況:如果n大於所有成員變數型別所占用的位元組數,那麼結構的總大小必須為占用空間最大的變數占用的空間數的倍數;否則必須為n的倍數(兩者相比,取小。)

#pragma pack(push)                   //儲存對齊狀態 

#pragma pack(4)                    //設定為4位元組對齊

struct test

; #pragma pack(pop)                   //恢復對齊狀態

以上結構的大小為16,下面分析其儲存情況,首先為m1分配空間,其偏移量為0,滿足我們自己設定的對齊方式(4位元組對齊),m1占用1個位元組。接著開始為 m4分配空間,這時其偏移量為1,需要補足3個位元組,這樣使偏移量滿足為n=4的倍數(因為sizeof(double)大於n),m4占用8個位元組。接著為m3分配空間,這時其偏移量為12,滿足為4的倍數,m3占用4個位元組。這時已經為所有成員變數分配了空間,共分配了16個位元組,滿足為n的倍數。如果把上面的#pragma pack(4)改為#pragma pack(16),那麼我們可以得到結構的大小為24。

#pragma pack(8)

struct s1;

struct s2 ;

#pragma pack()

sizeof(s2)結果為24.

成員對齊有乙個重要的條件,即每個成員分別對齊.即每個成員按自己的方式對齊.也就是說上面雖然指定了按8位元組對齊,但並不是所有的成員都是以8位元組對齊.其對齊的規則是,每個成員按其型別的對齊引數(通常是這個型別的大小)和指定對齊引數(這裡是8位元組)中較小的乙個對齊.並且結構的長度必須為所用過的所有對齊引數的整數倍,不夠就補空位元組.

s1中,成員a是1位元組預設按1位元組對齊,指定對齊引數為8,這兩個值中取1,a按1位元組對齊;成員b是4個位元組,預設是按4位元組對齊,這時就按4位元組對齊,所以sizeof(s1)應該為8;

s2 中,c和s1中的a一樣,按1位元組對齊,而d 是個結構,它是8個位元組,它按什麼對齊呢?對於結構來說,它的預設對齊方式就是它的所有成員使用的對齊引數中最大的乙個,s1的就是4.所以,成員d就是按4位元組對齊.成員e是8個位元組,它是預設按8位元組對齊,和指定的一樣,所以它對到8位元組的邊界上,這時,已經使用了12個位元組了,所以又新增了4個位元組的空,從第16個位元組開始放置成員e.這時,長度為24,已經可以被8(成員e按8位元組對齊)整除.這樣,一共使用了24個位元組.

mysql位元組對齊 C 位元組對齊彙總

一 什麼是位元組對齊 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型別變數的時候經常在特定的記憶體位址訪問,這就需要各種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。二 位元組對齊的原因和...

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