内存对齐（结构体）

在定义结构体变量的时候，我们通过sizeof求取结构体的大小的时候，发现和我们自己计算的不同，例如下：

sizetest1所占内存大小为8，而sizetest2所占内存大小为12，和我们理解的7都不相同，其原因就是编译器将三种类型的数据的存储方式进行了优化，使其内存字节对齐了。

为什么进行内存对齐：摘抄

http://blog.chinaunix.net/uid-23860671-id-2954592.html

http://www.cnblogs.com/cpoint/p/3369273.html

   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。

    还有部分原因是为了节省内存的空间，不过现在的内存做的比较大，基本上不需要专门因为这个进行内存的对齐操作。

解释：

实际上内存对齐中存在四个概念：

1、数据类型的对齐值：数据类型所占字节

2、指定对齐值：通过#pragma pack(value)指定的对齐值value

3、结构体自身对齐：成员中自身对齐的最大数

4、结构体的有效对齐值：自身对齐和指定对齐较小值

C语言规定，结构体的成员变量存储的起始地址相对于结构体起始地址的偏移量必须为有效对齐值得整数倍。

数组的长度必须为成员变量最大有效对齐的整数倍。

通过以上的条件，我们来分析一下例题：

对于sizetest1来说：我们假设sizetest1的起始地址为0；

int a的有效对齐值为4，存储a的起始起始地址相对于结构体的起始地址偏移量为0，是4的倍数，所以内存0~3存储int a;

char c 的有效对齐为1,4的偏移量为4，为1的倍数，所以4存储char c

short s的有效对齐为2,5的偏移量为5，不是2的倍数，所以需要后移1位，所以6~7存储short s,他们一共所占内存为0~7共8字节。

sizetest1的最大有效对齐值为4，而8是4的整数倍，所以sizetest1所占内存为8，如下图，空白处自动填充默认值：

0(4的倍数)

1

2

3

4(1的倍数)

5

6(2的倍数)

7

int

char

short

 

对于sizetest2来说：同样假设起始地址为0

char c的有效对齐值为1，所以存放在0

int a 的有效对齐值为4，1相对0的偏移量为1，需要后移3，存放在4~7

short b的有效对齐值为2,8相对0的偏移量为8，存放在8~9

所以sizetest2存储在0~9内存地址中，共占10字节。

而sizetest2的最大对齐值为4，所以需要 在最后补2字节，因此sizetest2所占内存为12，如下图，空白处自动填充默认值：

0（1）

1

2

3

4（4）

5

6

7

8（2）

9

10

11

char

int

short

 

inter、微软面试题：

通过这种方法指定内存对齐值 struct example1 { short a; long b; }; struct example2 { char c; example1 struct1; short e; }; #pragma pack() //还原默认内存对齐值 int main(int argc, char* argv[]) { example2 struct2; cout << sizeof(example1) << endl; cout << sizeof(example2) << endl; cout << (unsigned int)(&struct2.struct1) - (unsigned int)(&struct2) << endl; return 0; } " width="472" height="480" data-media-type="image">

0(2)

1

2

3

4(4)

5

6

7

short

long

example1 struct1的内存分布

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

char

short

long

short

example1 struct1

example1 struct2的内存分布

程序中第2 行#pragma pack (8)虽然指定了对界为8，但是由于struct example1 中的成员最大size 为4（long 变量size 为4），故struct example1 仍然按4 字节对界，struct example1 的size为8。

         struct example2 中包含了struct example1，其本身包含的简单数据成员的最大size 为2（short变量e），但是因为其包含了struct example1，而struct example1 中的最大成员size 为4，structexample2 也应以4 对界，#pragma pack (8)中指定的对界对struct example2 也不起作用，example2 的size为16；由于struct example2 中的成员以4 为单位对界，故其char 变量c 后应补充3 个空，其后才是成员struct1 的内存空间，20 行的输出结果为4。