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内存对齐 《不错》  

2010-03-06 16:50:19|  分类: windows用户界面 |  标签: |举报 |字号 订阅

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内存对齐

         在我们的程序中,数据结构还有变量等等都需要占有内存,在很多系统中,它都要求内存分配的时候要对齐,这样做的好处就是可以提高访问内存的速度。


 我们还是先来看一段简单的程序:


                                程序一

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 
 4 struct X1
 5 {
 6   int i;//4个字节
 7   char c1;//1个字节
 8   char c2;//1个字节
 9 };
10 
11 struct X2
12 {
13   char c1;//1个字节
14   int i;//4个字节
15   char c2;//1个字节
16 };
17 
18 struct X3
19 {
20   char c1;//1个字节
21   char c2;//1个字节
22   int i;//4个字节
23 };
24 int main()
25 {   
26     cout<<"long "<<sizeof(long)<<" ";
27     cout<<"float "<<sizeof(float)<<" ";
28     cout<<"int "<<sizeof(int)<<" ";
29     cout<<"char "<<sizeof(char)<<" ";
30 
31     X1 x1;
32     X2 x2;
33     X3 x3;
34     cout<<"x1 的大小 "<<sizeof(x1)<<" ";
35     cout<<"x2 的大小 "<<sizeof(x2)<<" ";
36     cout<<"x3 的大小 "<<sizeof(x3)<<" ";
37     return 0;
38 }

      
      这段程序的功能很简单,就是定义了三个结构X1,X2,X3,这三个结构的主要区别就是内存数据摆放的顺序,其他都是一样的,另外程序输入了几种基本类型所占用的字节数,以及我们这里的三个结构所占用的字节数。

这段程序的运行结果为:

1 long 4
2 float 4
3 int 4
4 char 1
5 x1 的大小 8
6 x2 的大小 12
7 x3 的大小 8


     结果的前面四行没有什么问题,但是我们在最后三行就可以看到三个结构占用的空间大小不一样,造成这个原因就是内部数据的摆放顺序,怎么会这样呢?

    下面就是我们需要讲的内存对齐了。

    内存是一个连续的块,我们可以用下面的图来表示,  它是以4个字节对一个对齐单位的:

                                                    图一

mem1.jpg

   让我们看看三个结构在内存中的布局:

   首先是 X1,如下图所示

mem2.jpg


    X1 中第一个是 Int类型,它占有4字节,所以前面4格就是满了,然后第二个是char类型,这中类型只占一个字节,所以它占有了第二个4字节组块中的第一格,第三个也是char类型,所以它也占用一个字节,它就排在了第二个组块的第二格,因为它们加在一起大小也不超过一个块,所以他们三个变量在内存中的结构就是这样的,因为有内存分块对齐,所以最后出来的结果是8,而不是6,因为后面两个格子其实也算是被用了。

    再次看看X2,如图所示

mem4.jpg

    X2中第一个类型是Char类型,它占用一个字节,所以它首先排在第一组块的第一个格子里面,第二个是Int类型,它占用4个字节,第一组块已经用掉一格,还剩3格,肯定是无法放下第二Int类型的,因为要考虑到对齐,所以不得不把它放到第二个组块,第三个类型是Char类型,跟第一个类似。所因为有内存分块对齐,我们的内存就不是8个格子了,而是12个了。


再看看X3,如下图所示:



mem3.jpg

   关于X3的说明其实跟X1是类似的,只不过它把两个1个字节的放到了前面,相信看了前面两种情况的说明这里也是很容易理解的。


   唉,写到这手都累了,关键是要画图,希望通过此文能让你理解内存对齐的基本概念,如果有问题,请留言。

此文完

原文:http://www.cppblog.com/cc/archive/2006/08/01/10765.html

 

 

上面是你随便 google一下,人家就可以跟你解释的,一大堆的道理,我们没怎么多时间,讨论为何要对齐.直入主题,怎么判断内存对齐规则,sizeof的结果怎么来的,请牢记以下3条原则:(在没有#pragma pack宏的情况下)

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,以后每个数据成员存储的起始位置要从该成员大小的整数倍开始(比如int在32位机为4字节,则要从4的整数倍地址开始存储。

2:结构体作为成员:如果一个结构里有某些结构体成员,则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储.(struct a里存有struct b,b里有char,int ,double等元素,那b应该从8的整数倍开始存储.)

3:收尾工作:结构体的总大小,也就是sizeof的结果,.必须是其内部最大成员的整数倍.不足的要补齐.

等你看完此3条原则,2分钟已经过去,抓紧时间,实战3分钟:

typedef struct bb
{
 int id;             //[0]....[3]
 double weight;      //[7].....[15]      原则1
 float height;      //[16]..[19],总长要为8的整数倍,补齐[20]...[23]     原则3
}BB;

typedef struct aa
{
 char name[2];     //[0],[1]
 int  id;         //[4]...[7]          原则1

 double score;     //[8]....[15]    
 short grade;    //[16],[17]        
 BB b;             //[24]......[47]          原则2
}AA;

int main()
{
  AA a;
  cout<<sizeof(a)<<" "<<sizeof(BB)<<endl;
  return 0;
}

结果是

48 24
ok,上面的全看明白了,内存对齐基本过关.

再讲讲#pragma pack().

在代码前加一句#pragma pack(1),你会很高兴的发现,上面的代码输出为

32 16
bb是4+8+4=16,aa是2+4+8+2+16=32;

这不是理想中的没有内存对齐的世界吗.没错,#pragma pack(1),告诉编译器,所有的对齐都按照1的整数倍对齐,换句话说就是没有对齐规则.

明白了不?

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