看的懂的字节对齐分析

#写在开头, 编译器的对齐值为8byte

　　如题, 首先说一下为什么需要字节对齐, 这个似乎有些浪费空间, 那就先上一下比较书面的解释:

　　　　1. 平台要求, 某些CPU只能访问地址为偶数的内存地址, 这个时候你把数据放在奇数地址, 就会报错

　　　　2. 性能要求, 这个跟寄存器有关系, 有些数据不对齐的话需要使用寄存器的次数会增多　　

 　　说点通俗的, 就像一本书, 每页都有字, 但是不一定要写满; 写太满了, 没有章法, 看不了.

 

　　下面, 先说明三个概念:

　　　　1. 自身对齐值: 比如, short为2byte, double为8byte

　　　　2. 指定对齐值: 编译器自己决定的; 或者程序员自己决定的

1 #pragma pack (n)
2 ***
3 ***
4 #pragma pack ()

　　　　那么2, 3行内部的数据指定对齐值便是n

　　　　3. 有效对齐值: 上面两个值的最小值

 

　　对齐的规则呢:　　

　　　　1. 数据本身存储的地址应该是, 数据本身有效对齐值的整数倍

　　　　2. 对于结构体而言, 由于1这条规则, 以及有结构体数组的存在, 所以结构体本身的有效对齐值为内部　　           数据有效对齐值的最大值.

 

　　这么说还是比较抽象, 我们上点例子

1 struct A {
2    char a;
3    int b;   
4 };

首先a的自身对齐值为1, 制定对齐值为8, 那么有效对齐值为min{1, 8} = 1

　　0x0　　 　　0x1　　 　　0x2　　 　　0x3　　 　　　a      

接下来, 需要把b放进去, 他的地址应该时自身有效对齐为min{4, 8} = 4, 所以0x1, 0x2, 0x3都存不了,得从0x4开始存储

　　0x0　　 　　0x1　　 　　0x2　　 　　0x3　　 　　0x4　　 　　0x5　　 　　0x6　　 　　0x7　　 　　　a       　　　b 　　　b 　　　b 　　　b

如上, 很简单对吧, 下面讲一下规则2, 给结构体A加个char c

1 struct A {
2    char a;
3    int b;
4    char c;     
5 };

那么有趣的事情就会发生, a的有效对齐值为1, b的为4, c的为1, 那么A的就是4, 所以c的后面3个单元会被占用, 想一想, 如果不这样补齐的话, 你想想对于结构体数组的第二个元素的b他的地址就不是4的整数倍了.

　0x0　 　0x1　 　0x2　 　0x3　 　0x4　 　0x5　 　0x6　 　0x7　 　0x8　 　0x9　 　0xA　 　0xB　 　　a       　　b 　　b 　　b 　　b 　　c　      

 

所以, 究其根本, 所有的一切都是为了满足第1条规则.

 

那么再来如果把b换成double类型的呢?

1 struct A {
2    char a;
3    double b;
4    char c;     
5 };

那么a的有效对齐值为1, b为8, c为1, A为8, 那么整体应该占24byte

　0x0　 　0x1　 　0x2　 　0x3　 　0x4　 　0x5　 　0x6　 　0x7　 　0x8　 　0x9　 　0xA　 　0xB　 　0xC　 　0xD　 　0xE　 　0xF　 　0x10　 　0x11　 　0x12　 　0x13　 　0x14　 　0x15　 　0x16　 　0x17　 　　a               　　b 　　b 　　b 　　b 　　b 　　b 　　b 　　b 　　c              

光说不练假把式, 我们上几道题目

 1 #pragma pack (4)
 2 struct S1 {
 3     char a;
 4     double b;
 5 };
 6 
 7 struct S2 {
 8     char a;
 9     S1 s;
10     char b;
11     char c;
12 };
13 
14 struct S3 {
15     int a;
16     char b[10];
17 };
18 #pragma pack ()

注意指定对齐值被改为了4, 拿自己的IDE试试吧!

有问题, 请联系[email protected]