c++内存对齐

内存对齐

看下面的例子：

// 32位系统上
#include<stdio.h>
struct{
    int x;
    char y;
}s;

int main(){
    printf("%d\n", sizeof(s)); // 输出 8
    return 0;
}

32位系统上int是4字节， char是1字节， 上述一个结构体占用内存应该是 4+ 1=5byte. 但是结果却是8

为什么要内存对齐

一般的处理器以2，4，6，16字节甚至32字节为单位来取内存，即 内存存取粒度

以32位系统为例，存取粒度为4字节，该处理器只能从地址为4的倍数的内存开始读取数据。

内存对齐能够提高CPU读取数据的速度，减少CPU访问数据的出错性， 避免指针访问出错

对齐规则

对齐模数 gcc中默认对齐模数 #pargma pack(4)

有效对齐值（对齐单位）： 给定值#pargma pack(4) 和结构体最长数据类型中较小的那个

对齐规则：

1. 结构体第一个成员的偏移量为0， 以后每个成员相对于结构体首地址的offset都是该成员大小与有效对齐值中较小那个的整数倍， （如有需要编译器会在成员之间填充字节）
2. 结构体总大小为 有效对齐值的整数倍

// 32位系统
#include<stdio.h>
struct {
    int i;
    char c1;
    char c2;
} x1;

struct{
    char c1;  
    int i;    
    char c2;  
}x2;

struct{
    char c1;  
    char c2; 
    int i;    
}x3;

int main(){
    printf("%d\n",sizeof(x1));  // 输出8
    printf("%d\n",sizeof(x2));  // 输出12
    printf("%d\n",sizeof(x3));  // 输出8
    return 0;
}

上述结构体中最长数据类型为int 4字节

以x2为例

• c1 为1字节， 有效对齐单位4字节，则按照1 字节对齐，占用第0个单位
• i 为4字节， 有效对齐单位4字节， 相较于首地址偏移要为4的倍数，所以在前一个数据类型后面填充，使得i偏移从4开始占用4字节（占用4，5，6，7单元）
• c2 为1字节，有效对齐单位4字节，所以c相对于首地址偏移要为1的倍数，这个直接跟在i后面（占用第8单元）
• 然后使用规则2，x2中最长数据类型占用为4字节，有效对齐单位也是4字节，所以整个x2结构体需要是4的倍数，现在占用了4+4+1=9个， 需要补齐，在后面填充3字节，

故而x2一共占用了12字节

各平台上各种数据类型大小；

参考：C/C++内存对齐详解