内存对齐

1.内存对齐是什么？

对结构体和类来说，让变量不是紧挨着存放，而是通过变量字节倍数的形式存放
2.为什么会有内存对齐？

• 增加cpu的访问数据的速度
  
  
  
  • 对于cpu来说，数据从内存中读到缓存中去，是通过偏移量(offset)进行读取，也就是常说的通过块来读取，而不是按照字节读取。
    
  • 读取非内存对齐的数据，会出现一次必须读取offset和offset+1两块数据这种情况，这需要为芯片增加额外的加法器( 为了得到offset+1 )。为了上述这种可能，而增加额外的设备，并且每一次的增加访问时间，显然是不明智的
    
  • 还有一点就是读了两次，读到缓存的位置上也需要两次，同样降低效率
    
  
  
• 方便于不同机器、不同平台进行数据的准确读取
  

3.内存对齐规则

• 规则1：需要按照min（pack，sizeof（变量本身））的倍数进行选择开始位置
  
• 规则2：整体按照min（pack，sizeof（字节数最大的变量))的倍数进行计算
  
• 规则3：数组则按照本身是哪种类型变量进行计算，同样遵循规则1
  
• 规则4：结构体中的结构体X，X内部遵循规则1计算大小，并且选择位置也遵循规则1
  
• 注意：
  
  
  
  • 规则1和2，为主要原则，3和4作为拓展
    
  • sizeof得到所占字节数，pack为对齐模数
    
  • 查看对齐模数#pragma pack(show)，编译时会显示
    
  • 
    
  
  

4.案例

运行环境：Microsoft Visual Studio Community 2022 (64 位) - Current版本 17.3.4
对齐模数：#pragma pack(show) == 16  

• 案例1
  

1. pack == 16
2. struct A{
3.         char a;        //0-3
4.         int b;        //4-7
5.         double c;//8-15       
6. };  //        16/8 可除
7. 规则1：需要按照min（pack，sizeof（变量本身））的倍数进行选择开始位置
8. 规则2：整体按照min（pack，sizeof（字节数最大的变量))的倍数进行计算

复制代码

1. pack == 2
2. struct B{
3.         char a;        //0-2
4.         int b;        //2-5
5.         double c;//6-13
6. };  //        14/2 可除
7. 规则1：需要按照min（pack，sizeof（变量本身））的倍数进行选择开始位置
8. 规则2：整体按照min（pack，sizeof（字节数最大的变量))的倍数进行计算

复制代码

• 案例3
  

1. pack == 16
2. struct C{
3.         char a;        //0-1
4.     short b[3];//2-7 --->the place
5.         int c;        //8-15
6.         double d;//16-23       
7. };  //        24/8 可除
8. 规则3：数组则按照本身是哪种类型变量进行计算，同样遵循规则

复制代码

• 案例4
  

1. pack == 16
2. struct D{
3.         char a;        //0-7
4.     struct C b;//8-31
5.         int c;        //32-39
6.         double d;//40-47
7. };  //        48/8 可除
8. 规则4：结构体中的结构体X，X内部遵循规则1计算大小，并且选择位置也遵循规则1

复制代码

1. pack == 2
2. struct D{
3.         char a;        //0-1
4.     struct B b;//2-15
5.         int c;        //16-19
6.         double d;//20-7
7. };  //        28/2 可除
8. 规则4：结构体中的结构体X，X内部遵循规则1计算大小，并且选择位置也遵循规则1

复制代码

5.其他的注意

• 空类和空结构体的sizeof大小为1
  
• 该环境下指针的大小为8个字节
  

6.类与内存对齐

待补充链接
参考

参考资料：浅谈CPU内存访问要求对齐的原因 – 仰望苍天思寰宇 (yangwang.hk)

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