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

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^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

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：