深入理解c/c++ 内存对齐
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2020-12-31
09:56:39
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深入理解深入理解c/c++ 内存对齐内存对齐
内存对齐,memory alignment.为了提高程序的性能，数据结构（尤其是栈）应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了
访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；然而，对齐的内存访问仅需要一次访问。
内存对齐一般讲就是cpu access memory的效率(提高运行速度)和准确性(在一些条件下,如果没有对齐会导致数据不同步现象).
依赖cpu,平台和编译器的不同.一些cpu要求较高(这句话说的不准确,但是确实依赖cpu的不同),而有些平台已经优化内存对齐问
题,不同编译器的对齐模数不同.总的来说内存对齐属于编译器的问题.
一般情况下不需要理会内存对齐问题,内存对齐是编译器的事情.但碰到一些问题上还是需要理解这个概念.毕竟c/c++值直接操
作内存的语言.需要理解程序在内存中的分布和运行原理.
总之一句话就是:不要让代码依赖内存对齐.
1.原因:为什么需要内存对齐.
1、平台原因(移植原因)：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)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次
内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。
2.内存对齐的规则和范例
讲述内存对齐之前先看下各种类型的大小,和编译器以及字长有关具体在此不多叙述.
具体帖子:http://blog.csdn.net/lyl0625/article/details/7350045
成员的内存分配规律：从结构体的首地址开始向后依次为每个成员寻找第一个满足条件的首地址x，该条件是x % N = 0，并且
整个结构的长度必须为各个成员所使用的对齐参数中最大的那个值的最小整数倍,不够就补空字节。
结构体中所有成员的对齐参数N的最大值称为结构体的对齐参数。
1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的
对齐按照#pragma pack指定的数值(或默认值)和这个数据成员类型长度中，比较小的那个进行。在上一个对齐后的地方开始寻
找能被当前对齐数值整除的地址.
2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐.主要体现在,最后一个元素
对齐后,后面是否填补空字节,如果填补,填补多少.对齐将按照#pragma pack指定的数值(或默认值)和结构(或联合)最大数据成员
类型长度中，比较小的那个进行。
3、结合1、2颗推断：当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员类型长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果。
两点注意:数组,嵌套结构体.
数组:
对齐值为:min(数组元素类型,指定对齐长度).但数组中的元素是连续存放,存放时还是按照数组实际的长度.
如char t[9],对齐长度为1,实际占用连续的9byte.然后根据下一个元素的对齐长度决定在下一个元素之前填补多少byte.
嵌套的结构体:
假设
struct A
{
……
struct B b;
……
};
对于B结构体在A中的对齐长度为:min(B结构体的对齐长度,指定的对齐长度).
B结构体的对齐长度为:上述2中结构整体对齐规则中的对齐长度.
例子:
VC++6.0中n 默认是8个字节，可以修改这个设定的对齐参数
也可以采用指令：#pragma pack(xx)控制.
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