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C++中的內(nèi)存對齊實(shí)例詳解

 更新時(shí)間:2017年07月27日 10:35:10   作者:發(fā)飆的小白  
這篇文章主要介紹了C++中的內(nèi)存對齊實(shí)例詳解的相關(guān)資料,這里不僅提供實(shí)現(xiàn)方法及代碼還提供了手工制作圖,來幫助到大家理解這部分知識,需要的朋友可以參考下

C++中的內(nèi)存對齊實(shí)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(shí)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(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)果的前面四行沒有什么問題,但是我們在最后三行就可以看到三個(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(gè)連續(xù)的塊,我們可以用下面的圖來表示,  它是以4個(gè)字節(jié)對一個(gè)對齊單位的:

     圖一

mem1.jpg

   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

mem2.jpg

    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^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)存分塊對齊,所以最后出來的結(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

mem4.jpg

    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,肯定是無法放下第二Int類型的,因?yàn)橐紤]到對齊,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:

mem3.jpg

   關(guān)于X3的說明其實(shí)跟X1是類似的,只不過它把兩個(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。

 感謝閱讀,希望能幫助到大家,謝謝大家對本站的支持,如有疑問,請留言,共同進(jìn)步!

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