同学,了解内存对齐吗?

之前介绍了C语言中几种自定义类型的定义和声明,现在我们深入讨论一个问题:计算机结构体的大小。

常见的考点便是结构体的内存对齐。比如说,这样的:

struct S1 {
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));

struct S2 {
	char c1;
	char c2;
	int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));

struct S3 {
	double d;
	char c;
	int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));

struct S4 {
	char c1;
	struct S3 s3;
	double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));

那么这种打小该如何计算呢?首先得掌握结构体的对齐规则:

1.第一个成员在与结构体变量偏移为0的地址处。

2.其他成员变量要对齐到某个数字(对齐数)的整数倍的地址处。

  对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。 linux中默认值是4.

3.结构体总大小为最大对齐数(每个成员变量都有一个对齐数)的整数倍。

4.如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处,结构体的整体大小就是所有最大对齐数(含嵌套结构体的对齐数)的整数倍。

为什么存在内存对齐?

绝大多数说法都是这样的:

1.平台原因:

不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的;某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据,否则抛出硬件异常。

2.性能原因:

数据结构(尤其是栈)应该尽可能的在自然边界上对齐。原因在于,为了访问未对齐的内存,处理器需要做两内存访问;而对齐的内存访问仅需要一次。

总体来说:

结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

那在设计结构体的时候我们既要满足对齐,又要节省空间,该如何做到:

让占用空间小的成员尽量集中在一起。

例如:

struct S1 {
	char c1;
	int i;
	char c2;
};

struct S2 {
	char c1;
	char c2;
	int i;
};

这样调整之后就更加的合理。

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