(1)什么是字節對齊
一個變量占用 n 個字節,則該變量的起始地址必須能夠被 n 整除,即: 每個變量的起始存放地址 % n = 0,
對于結構體,這個 n 取其成員種的數據類型占空間的值最大的那個。
即:A1存儲地址addr1%A1對齊值=0,A2按順序后延,如果下一個地址addr2%A2!=0就補空,后移存儲地址addr3。若addr3%A2!=0,繼續后移。
同時,每個內存塊為最大的對齊值N,不滿的要補空。
結構體中有結構體,把內中的結構體拆開看。
(2)為什么要字節對齊
內存空間是按照字節來劃分的,從理論上說對內存空間的訪問可以從任何地址開始,但是在實際上不同架構的CPU為了提高訪問內存的速度,就規定了對于某些類型的數據只能從特定的起始位置開始訪問。這樣就決定了各種數據類型只能按照相應的規則在內存空間中存放,而不能一個接一個的順序排列。
舉個例子,比如有些平臺訪問內存地址都從偶數地址開始,對于一個int型(假設32位系統),如果從偶數地址開始的地方存放,這樣一個讀周期就可以讀出這個int數據,但是如果從奇數地址開始的地址存放,就需要兩個讀周期,并對兩次讀出的結果的高低字節進行拼湊才能得到這個int數據,這樣明顯降低了讀取的效率。
(3)如何進行字節對齊
每個成員按其類型的對齊參數(通常是這個類型的大小)和指定對齊參數(不指定則取默認值)中較小的一個對齊,并且結構的長度必須為所用過的所有對齊參數的整數倍,不夠就補空字節。
這個規則有點苦澀,可以把這個規則分解一下,前半句的意思先獲得對齊值后與指定對齊值進行比較,其中對齊值獲得方式如下:
1. 數據類型的自身對齊值為:對于char型數據,其自身對齊值為1,對于short型為2,對于int, long, float類型,其自身對齊值為4,對于 double 類型其自身對齊值為8,單位為字節。
2.結構體自身對齊值:其成員中自身對齊值最大的那個值。
其中指定對齊值獲得方式如下:
#pragma pack (value)時的指定對齊值value。
未指定則取默認值。
后半句的意思是主要是針對于結構體的長度而言,對于結構體,它可能使用了多種數據類型,那么這句話翻譯成對齊規則: 每個成員的起始地址 % 自身對齊值 = 0,如果不等于 0 則地址后移直到符合規則,前面的補空達到對齊值。
換句話說,對于結構體而言,結構體在在內存的存放順序用如下規則即可映射出來:
(一)單獨的每個成員的起始地址 % 每個成員的自身對齊值 = 0,如果不等于 0 就后移,前面補空使得每個成員內存塊為結構體中最大的對齊值。
(二)結構體的長度必須為結構體的自身對齊值的整數倍,不夠就補空字節。
舉例:
typedef struct
{
char aa;
short ab;
char ac;
long ad;
}A;
sizeof(A) 結果為: 12 內存位置為: $*$$ $*** $$$$ 注意:每個成員首地址必須為自身對齊值的整數倍。
typedef struct
{
long ba;
short bb;
long bc;
char bd;
short be;
}B;
sizeof(B)結果為:16 內存位置為:$$$$ $$** $$$$ $*$$
typedef struct
{
char ca;
char cb;
short cc;
char cd;
short ce;
A cf;
char cg;
short ch;
long ci;
}C;
sizeof(C)結果為:28 內存位置為:$$$$ $*$$ $*$$ $*** $$$$ $*$$ $$$$