快捷導(dǎo)航

一篇文章帶你了解C語(yǔ)言內(nèi)存對(duì)齊

更新時(shí)間：2021年08月15日 10:03:48 作者：Wallace Zhang

在單片機(jī)下使用C語(yǔ)言編程時(shí)，內(nèi)存對(duì)齊的知識(shí)點(diǎn)必須掌握。掌握內(nèi)存對(duì)齊后，可以防止內(nèi)存碎片化，并且證明你有能力優(yōu)化內(nèi)存。嵌入式單片機(jī)開發(fā)的后階段，無(wú)非就是優(yōu)化內(nèi)存與優(yōu)化代碼執(zhí)行效率。

內(nèi)存對(duì)齊

先看如下代碼：

在這里插入圖片描述

結(jié)構(gòu)體Test1占用了多少字節(jié)？如果事先不知道內(nèi)存對(duì)齊的話，答案肯定是：1個(gè)字節(jié)（char）+ 4個(gè)字節(jié)（int）+ 1個(gè)字節(jié)（char） = 6個(gè)字節(jié)。

事實(shí)上，Test1結(jié)構(gòu)體占用了12個(gè)字節(jié)，從DEBUG模式下Watch1觀察：

在這里插入圖片描述

OK，不就猜少了6個(gè)字節(jié)嗎？有什么影響嗎？先不說影響吧，咱們先來看看單片機(jī)內(nèi)存里的實(shí)際情況。從上圖看到，結(jié)構(gòu)體變量的首地址是0x200018F4，通過Keil的Memory1可以看到結(jié)構(gòu)體Text1在內(nèi)存的分布，如下圖所示。

在這里插入圖片描述

將Test1的內(nèi)存分布提取出來，如下圖所示，因?yàn)閮?nèi)存對(duì)齊的原因，有6個(gè)字節(jié)被填充了。換句話說，這6個(gè)字節(jié)被浪費(fèi)了，無(wú)法被其他資源使用了（因?yàn)榫幾g器將這些內(nèi)存規(guī)劃給結(jié)構(gòu)體Test1了）。此時(shí)，如果使用結(jié)構(gòu)體Text1在堆內(nèi)存大量地定義變量的話，將會(huì)造成非常嚴(yán)重的內(nèi)存浪費(fèi)（內(nèi)存碎片化），浪費(fèi)的內(nèi)存 = 6 * N（N表示結(jié)構(gòu)體變量的個(gè)數(shù)）。比如用結(jié)構(gòu)體Text1定義1000個(gè)結(jié)構(gòu)體變量，浪費(fèi)的內(nèi)存 = 6 * 1000 = 6000 Byte（非常接近6K內(nèi)存）。

在這里插入圖片描述

好了，假如我是懂得內(nèi)存對(duì)齊的原理的，那么我可以這樣去優(yōu)化結(jié)構(gòu)體Text1。

在這里插入圖片描述

接著，從Debug里觀察看看：

在這里插入圖片描述

最后，去Memory1觀察內(nèi)存的分布情況：

在這里插入圖片描述

再將結(jié)構(gòu)體Text1的內(nèi)存分布提取出來分析一下，將成員b與成員c互換位置后，被填充的字節(jié)數(shù)變成2，成功地優(yōu)化了4個(gè)字節(jié)的碎片。如果用Text1的結(jié)構(gòu)體去定義1000個(gè)結(jié)構(gòu)體變量的話，那么1000 * 6的碎片內(nèi)存被優(yōu)化成1000 * 2的碎片內(nèi)存，成功改善了1000 * 4(接近4K的內(nèi)存）啊。

在這里插入圖片描述