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C语言中的字节对齐详解。

字节对齐

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C语言中的字节对齐详解，描述字节对齐对程序的影响，编译器的字节对齐原则等等。

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什么是字节对齐,为什么要对齐?

 现代计算机中内存空间都是按照 byte 划分的，从理论上讲似乎对任何类型的变量的访

问可以从任何地址开始，但实际情况是在访问特定类型变量的时候经常在特定的内存地

址访问，这就需要各种类型数据按照一定的规则在空间上排列，而不是顺序的一个接一个

的排放，这就是对齐。

 对齐的作用和原因：各个硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。一些平台对某

些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取。比如有些架构的 CPU 在访问一个没有

进行对齐的变量的时候会发生错误,那么在这种架构下编程必须保证字节对齐.其他平台可

能没有这种情况，但是最常见的是如果不按照适合其平台要求对数据存放进行对齐，会

在存取效率上带来损失。比如有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个 int 型（假设

为 32 位系统）如果存放在偶地址开始的地方，那么一个读周期就可以读出这 32bit，而

如果存放在奇地址开始的地方，就需要 2 个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行

拼凑才能得到该 32bit 数据。显然在读取效率上下降很多。

二.字节对齐对程序的影响:

 先让我们看几个例子吧(32bit,x86 环境,gcc 编译器):

设结构体如下定义：

struct A

{

 int a;

 char b;

 short c;

};

开源.探索 http://fossd.net/?fromuid=32

struct B

{

 char b;

 int a;

 short c;

};

现在已知 32 位机器上各种数据类型的长度如下:

char:1(有符号无符号同)

short:2(有符号无符号同)

int:4(有符号无符号同)

long:4(有符号无符号同)

&oat:4double:8

那么上面两个结构大小如何呢?

结果是:

sizeof(strcut A)值为 8

sizeof(struct B)的值却是 12

结构体 A 中包含了 4 字节长度的 int 一个，1 字节长度的 char 一个和 2 字节长度的 short

型数据一个,B 也一样;按理说 A,B 大小应该都是 7 字节。

之所以出现上面的结果是因为编译器要对数据成员在空间上进行对齐。上面是按照编译器

的默认设置进行对齐的结果,那么我们是不是可以改变编译器的这种默认对齐设置呢,当然

可以.例如:

#pragma pack (2) /*指定按 2 字节对齐*/

struct C

开源.探索 http://fossd.net/?fromuid=32

{

 char b;

 int

 short c;

};

#pragma pack () /*取消指定对齐，恢复缺省对齐*/

sizeof(struct C)值是 8。

修改对齐值为 1：

#pragma pack (1) /*指定按 1 字节对齐*/

struct D

{

 char b;

 int a;

 short c;

};

#pragma pack () /*取消指定对齐，恢复缺省对齐*/

sizeof(struct D)值为 7。

后面我们再讲解#pragma pack()的作用.

三.编译器是按照什么样的原则进行对齐的?

 先让我们看四个重要的基本概念：

1.数据类型自身的对齐值：

 对于 char 型数据，其自身对齐值为 1，对于 short 型为 2，对于 int,&oat,double 类型，

其自身对齐值为 4，单位字节。

开源.探索 http://fossd.net/?fromuid=32

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