C++中的內(nèi)存對(duì)齊實(shí)例詳解
C++中的內(nèi)存對(duì)齊實(shí)例詳解
內(nèi)存對(duì)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(shí)候要對(duì)齊,這樣做的好處就是可以提高訪問(wèn)內(nèi)存的速度。
我們還是先來(lái)看一段簡(jiǎn)單的程序:
程序一
#include <iostream> using namespace std; struct X1 { int i;//4個(gè)字節(jié) char c1;//1個(gè)字節(jié) char c2;//1個(gè)字節(jié) }; struct X2 { char c1;//1個(gè)字節(jié) int i;//4個(gè)字節(jié) char c2;//1個(gè)字節(jié) }; struct X3 { char c1;//1個(gè)字節(jié) char c2;//1個(gè)字節(jié) int i;//4個(gè)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(jiǎn)單,就是定義了三個(gè)結(jié)構(gòu)X1,X2,X3,這三個(gè)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(gè)結(jié)構(gòu)所占用的字節(jié)數(shù)。
這段程序的運(yùn)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(méi)有什么問(wèn)題,但是我們?cè)谧詈笕芯涂梢钥吹饺齻€(gè)結(jié)構(gòu)占用的空間大小不一樣,造成這個(gè)原因就是內(nèi)部數(shù)據(jù)的擺放順序,怎么會(huì)這樣呢?
下面就是我們需要講的內(nèi)存對(duì)齊了。
內(nèi)存是一個(gè)連續(xù)的塊,我們可以用下面的圖來(lái)表示, 它是以4個(gè)字節(jié)對(duì)一個(gè)對(duì)齊單位的:
圖一
讓我們看看三個(gè)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(gè)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(gè)是char類型,這中類型只占一個(gè)字節(jié),所以它占有了第二個(gè)4字節(jié)組塊中的第一格,第三個(gè)也是char類型,所以它也占用一個(gè)字節(jié),它就排在了第二個(gè)組塊的第二格,因?yàn)樗鼈兗釉谝黄鸫笮∫膊怀^(guò)一個(gè)塊,所以他們?nèi)齻€(gè)變量在內(nèi)存中的結(jié)構(gòu)就是這樣的,因?yàn)橛袃?nèi)存分塊對(duì)齊,所以最后出來(lái)的結(jié)果是8,而不是6,因?yàn)楹竺鎯蓚€(gè)格子其實(shí)也算是被用了。
再次看看X2,如圖所示
X2中第一個(gè)類型是Char類型,它占用一個(gè)字節(jié),所以它首先排在第一組塊的第一個(gè)格子里面,第二個(gè)是Int類型,它占用4個(gè)字節(jié),第一組塊已經(jīng)用掉一格,還剩3格,肯定是無(wú)法放下第二Int類型的,因?yàn)橐紤]到對(duì)齊,所以不得不把它放到第二個(gè)組塊,第三個(gè)類型是Char類型,跟第一個(gè)類似。所因?yàn)橛袃?nèi)存分塊對(duì)齊,我們的內(nèi)存就不是8個(gè)格子了,而是12個(gè)了。
再看看X3,如下圖所示:
關(guān)于X3的說(shuō)明其實(shí)跟X1是類似的,只不過(guò)它把兩個(gè)1個(gè)字節(jié)的放到了前面,相信看了前面兩種情況的說(shuō)明這里也是很容易理解的。
唉,寫(xiě)到這手都累了,關(guān)鍵是要畫(huà)圖,希望通過(guò)此文能讓你理解內(nèi)存對(duì)齊的基本概念,如果有問(wèn)題,請(qǐng)留言。
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