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C++中的内存对齐实例详解

来源:互联网 作者:佚名 时间:2021-09-23 23:37
C++中的内存对齐实例详解 内存对齐 在我们的程序中,数据结构还有变量等等都需要占有内存,在很多系统中,它都要求内存分配的时候要对齐,这样做的好处就是可以提高访问内存的速度。 我们还是先来看一段简单的程序: 程序一 #include iostream using namespa

C++中的内存对齐实例详解

内存对齐

         在我们的程序中,数据结构还有变量等等都需要占有内存,在很多系统中,它都要求内存分配的时候要对齐,这样做的好处就是可以提高访问内存的速度。

我们还是先来看一段简单的程序:

           程序一

 #include <iostream>
 using namespace std;
 
 struct X1
 {
  int i;//4个字节
  char c1;//1个字节
  char c2;//1个字节
 };
 
 struct X2
 {
  char c1;//1个字节
  int i;//4个字节
  char c2;//1个字节
 };
 
 struct X3
 {
  char c1;//1个字节
  char c2;//1个字节
  int i;//4个字节
 };
 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;
 }

      这段程序的功能很简单,就是定义了三个结构X1,X2,X3,这三个结构的主要区别就是内存数据摆放的顺序,其他都是一样的,另外程序输入了几种基本类型所占用的字节数,以及我们这里的三个结构所占用的字节数。

这段程序的运行结果为:

 long 4
 float 4
 int 4
char 1
x1 的大小 8
x2 的大小 12
x3 的大小 8

     结果的前面四行没有什么问题,但是我们在最后三行就可以看到三个结构占用的空间大小不一样,造成这个原因就是内部数据的摆放顺序,怎么会这样呢?

    下面就是我们需要讲的内存对齐了。

    内存是一个连续的块,我们可以用下面的图来表示,  它是以4个字节对一个对齐单位的:

     图一

mem1.jpg

   让我们看看三个结构在内存中的布局:

   首先是 X1,如下图所示

mem2.jpg

    X1 中第一个是 Int类型,它占有4字节,所以前面4格就是满了,然后第二个是char类型,这中类型只占一个字节,所以它占有了第二个4字节组块中的第一格,第三个也是char类型,所以它也占用一个字节,它就排在了第二个组块的第二格,因为它们加在一起大小也不超过一个块,所以他们三个变量在内存中的结构就是这样的,因为有内存分块对齐,所以最后出来的结果是8,而不是6,因为后面两个格子其实也算是被用了。

    再次看看X2,如图所示

mem4.jpg

    X2中第一个类型是Char类型,它占用一个字节,所以它首先排在第一组块的第一个格子里面,第二个是Int类型,它占用4个字节,第一组块已经用掉一格,还剩3格,肯定是无法放下第二Int类型的,因为要考虑到对齐,所以不得不把它放到第二个组块,第三个类型是Char类型,跟第一个类似。所因为有内存分块对齐,我们的内存就不是8个格子了,而是12个了。

再看看X3,如下图所示:

mem3.jpg

   关于X3的说明其实跟X1是类似的,只不过它把两个1个字节的放到了前面,相信看了前面两种情况的说明这里也是很容易理解的。

   唉,写到这手都累了,关键是要画图,希望通过此文能让你理解内存对齐的基本概念,如果有问题,请留言。

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