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关于结构体中的内存对齐问题

发布时间:2019-06-04 02:02 来源:未知 编辑:admin

  上一篇讲面试题的时候说涉及到结构体内存对齐的问题,现在我们就把这个问题具体讲一讲:

  1.平台原因(移植原因): 一些资料上是这样说的,“不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据;某些硬件平台只能在某些特定地址处取某些特定的数据,否则就会抛出硬件异常”。也就是说在计算机在内存读取数据时,只能在规定的地址处读数据,而不是内存中任意地址都是可以读取的。

  2.效率原因: 正是由于只能在特定的地址处读取数据,所以在访问一些数据时,对于访问未对齐的内存,处理器需要进行两次访问;而对于对齐的内存,只需要访问一次就可以。 其实这是一种以空间换时间的做法,但这种做法是值得的。

  1.第一个成员在结构体变量偏移量为0 的地址处,也就是第一个成员必须从头开始。

  2.其他成员变量要对齐到某个数字(对齐数)的整数倍的地址处。对齐数 为编译器默认的一个对齐数与该成员大小中的较小值。vs中默认值是8 Linux默认值为4(当然可以通过#pragma pack()修改),但修改只能设置成1,2,4,8,16.

  4.如果嵌套结构体,嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处,结构体的整体大小就是所有最大对齐数(包含嵌套结构体的对齐数)的整数倍。

  刚刚给大家说了这四条规则可能不太好理解,下面我们就通过几个实例来讲解一下:

  结果是8,我们来分析一下为什么结果是 8。c1是char型,占一个字节,第一个成员即 c1 在结构体变量偏移量为0 的地址处。 c2是char型,占一个字节,要对齐到对齐数的整数倍的位置。对齐数 = 编译器默认的一个对齐数与该成员大小中的较小值,vs中默认值是8,取较小值1,char类型的对齐数是1,所以对齐到1 的整数倍,那就是偏移量为1开始的地址空间。i是int类型,占四个字节,要对齐到对齐数的整数倍的位置。int类型的对齐数就是 4,所以对齐到4 的整数倍。

  结果是12,来看一下过程。 c1是char型,占一个字节,对应到结构体变量偏移量为0 的地址处。i是int型,占四个字节,对齐数就是4,对齐到4的整数倍位置处,即偏移量为4开始的地址空间。c2是char型,占一个字节,对齐到1 的整数倍,那就是下一个地址空间,对齐到偏移量为8的地址空间。结构体总大小为最大对齐数的整数倍,所以为对齐数4的整数倍,现在已经用了9个字节的空间,那么总大小就是12个字节空间。所以输出结果是12。

  结果是32,我们来看一下分析: 根据上面讲解的容易得出struct S3占16个字节。那我们来看一下struct S4的大小,struct S4中有三个成员变量,第一个char型,占一个字节,对齐到偏移量为0的地址处。第二个成员是结构体嵌套使用,结构体S3变量s3,刚才已经得出占16个字节,所以第二个成员对齐数是16,又因为对齐数是编译器默认数与成员对齐数中的较小值,vs默认对齐数是8,取较小值8,所以对齐到偏移量为8的地址空间。处。第三个成员是double型,占8个字节,对应到8的整数倍即偏移量24的地址处。结构体总大小是最大对齐数8的整数倍,所以是32。

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