C++中的內(nèi)存對齊實例詳解
C++中的內(nèi)存對齊實例詳解
內(nèi)存對齊
在我們的程序中,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還有變量等等都需要占有內(nèi)存,在很多系統(tǒng)中,它都要求內(nèi)存分配的時候要對齊,這樣做的好處就是可以提高訪問內(nèi)存的速度。
我們還是先來看一段簡單的程序:
程序一
#include <iostream> using namespace std; struct X1 { int i;//4個字節(jié) char c1;//1個字節(jié) char c2;//1個字節(jié) }; struct X2 { char c1;//1個字節(jié) int i;//4個字節(jié) char c2;//1個字節(jié) }; struct X3 { char c1;//1個字節(jié) char c2;//1個字節(jié) int i;//4個字節(jié) }; int main() { cout<<"long "<<sizeof(long)<<"\n"; cout<<"float "<<sizeof(float)<<"\n"; cout<<"int "<<sizeof(int)<<"\n"; cout<<"char "<<sizeof(char)<<"\n"; X1 x1; X2 x2; X3 x3; cout<<"x1 的大小 "<<sizeof(x1)<<"\n"; cout<<"x2 的大小 "<<sizeof(x2)<<"\n"; cout<<"x3 的大小 "<<sizeof(x3)<<"\n"; return 0; }
這段程序的功能很簡單,就是定義了三個結(jié)構(gòu)X1,X2,X3,這三個結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別就是內(nèi)存數(shù)據(jù)擺放的順序,其他都是一樣的,另外程序輸入了幾種基本類型所占用的字節(jié)數(shù),以及我們這里的三個結(jié)構(gòu)所占用的字節(jié)數(shù)。
這段程序的運行結(jié)果為:
long 4 float 4 int 4 char 1 x1 的大小 8 x2 的大小 12 x3 的大小 8
結(jié)果的前面四行沒有什么問題,但是我們在最后三行就可以看到三個結(jié)構(gòu)占用的空間大小不一樣,造成這個原因就是內(nèi)部數(shù)據(jù)的擺放順序,怎么會這樣呢?
下面就是我們需要講的內(nèi)存對齊了。
內(nèi)存是一個連續(xù)的塊,我們可以用下面的圖來表示, 它是以4個字節(jié)對一個對齊單位的:
圖一
讓我們看看三個結(jié)構(gòu)在內(nèi)存中的布局:
首先是 X1,如下圖所示
X1 中第一個是 Int類型,它占有4字節(jié),所以前面4格就是滿了,然后第二個是char類型,這中類型只占一個字節(jié),所以它占有了第二個4字節(jié)組塊中的第一格,第三個也是char類型,所以它也占用一個字節(jié),它就排在了第二個組塊的第二格,因為它們加在一起大小也不超過一個塊,所以他們?nèi)齻€變量在內(nèi)存中的結(jié)構(gòu)就是這樣的,因為有內(nèi)存分塊對齊,所以最后出來的結(jié)果是8,而不是6,因為后面兩個格子其實也算是被用了。
再次看看X2,如圖所示
X2中第一個類型是Char類型,它占用一個字節(jié),所以它首先排在第一組塊的第一個格子里面,第二個是Int類型,它占用4個字節(jié),第一組塊已經(jīng)用掉一格,還剩3格,肯定是無法放下第二Int類型的,因為要考慮到對齊,所以不得不把它放到第二個組塊,第三個類型是Char類型,跟第一個類似。所因為有內(nèi)存分塊對齊,我們的內(nèi)存就不是8個格子了,而是12個了。
再看看X3,如下圖所示:
關(guān)于X3的說明其實跟X1是類似的,只不過它把兩個1個字節(jié)的放到了前面,相信看了前面兩種情況的說明這里也是很容易理解的。
唉,寫到這手都累了,關(guān)鍵是要畫圖,希望通過此文能讓你理解內(nèi)存對齊的基本概念,如果有問題,請留言。
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