記憶體對齊記憶體對齊規則解釋記憶體對齊原理

一、記憶體對齊的原因

我們都知道計算機是以位元組（byte）為單位劃分的，理論上來說cpu是可以訪問任一編號的位元組資料的，我們又知道cpu的定址其實是通過位址匯流排來訪問記憶體的，cpu又分為32位和64位，在32位的cpu一次可以處理4個位元組（byte）的資料，那麼cpu實際定址的步長就是4個位元組，也就是只對編號是4的倍數的記憶體位址進行定址。同理64位的cpu的定址步長是8位元組，只對編號是8的倍數的記憶體位址進行定址,如下圖所示是64位cpu的定址示意圖：

這樣做可以實現最快速的方式定址且不會遺漏乙個位元組，也不會重複定址。

那麼對於程式而言，乙個變數的資料儲存範圍是在乙個定址步長範圍內的話，這樣一次定址就可以讀取到變數的值，如果是超出了步長範圍內的資料儲存，就需要讀取兩次定址再進行資料的拼接，效率明顯降低了。例如乙個double型別的資料在記憶體中佔據8個位元組，如果位址是8，那麼好辦，一次定址就可以了，如果是20呢，那就需要進行兩次定址了。這樣就產生了資料對齊的規則，也就是將資料盡量的儲存在乙個步長內，避免跨步長的儲存，這就是記憶體對齊。在32位編譯環境下預設4位元組對齊，在64位編譯環境下預設8位元組對齊。

檢視自己電腦是多少位作業系統

終端下輸入：uname -a 回車

x86_64 表示系統為64位

i686 表示系統32位的

二、對齊規則

1：資料成員對齊規則：結構(struct)(或聯合(union))的資料成員，第乙個資料成員放在offset為0的地方，以後每個資料成員的偏移為 #pragma pack 指定的數值和這個資料成員自身長度中較小那個的整數倍。

2：資料成員為結構體：如果結構體的資料成員還為結構體，則該資料成員的「自身長度」為其內部最大元素的大小。(struct a 裡存有 struct b，b 裡有char,int,double等元素，那 b 「自身長度」為 8)

3：結構體的整體對齊規則：在資料成員按照 #1 完成各自對齊之後，結構體本身也要進行對齊。對齊會將結構體的大小增加為 #pragma pack 指定的數值和結構體最大資料成員長度中較小那個的整數倍。

（看不懂沒關係，因為我也沒看懂，也是列印之後才明白）

三、例項

typedef
struct test1 test1;
//資料成員
intmain
(int argc,
const
char
* ar**)

結果：

32 0x7ffeefbff568 0x7ffeefbff56c 0x7ffeefbff570 0x7ffeefbff578

以首位址0x7ffeefbff568為offset=0，

0x68=104,

0x6c=108,

0x70=112,

0x78=120,

0x7ffeefbff56c相對於0x7ffeefbff568便宜了4，

0x7ffeefbff570相對於0x7ffeefbff568便宜了8，

0x7ffeefbff578相對於0x7ffeefbff568偏移了16，符合規律

上面int b正好偏移4，double c正好偏移8，比較湊巧，如果char a[5]呢，使位址正好措開，此時int b應該是[8…13]，double c應該是[16…23], char d[11]應該是[24…34],34不是最大double c的整數倍，補齊到最小倍數40，所以結構體的大小應該是40.

40 0x7ffeefbff560 0x7ffeefbff568 0x7ffeefbff570 0x7ffeefbff578 program ended with exit code:

0

在結構體struct test1中新增乙個結構體test2，看下結果：

typedef
struct test2 test2;
typedef
struct test1 test1;
//資料成員
//此時：
// char a[13];//1 [40...52]
// double b;//8 [56...63]
// int c[11];//4 [64...107]
// float d;//4 [107...111]
intmain
(int argc,
const
char
* ar**)

結果：

72 112program ended with exit code:

0

把test2中的double b登出了，看下結果：

typedef
struct test2 test2;
typedef
struct test1 test1;
//資料成員
intmain
(int argc,
const
char
* ar**)

64 104program ended with exit code:

0

四、更改預設對齊係數

#pragma pack(2)
//1、2、4、8、16，以2為例
typedef
struct test2 test2;
intmain
(int argc,
const
char
* ar**)

結果：

62 program ended with exit code:

0

參考：

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記憶體對齊詳細解釋

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