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C/C++ 知识点1:内存对齐

预备知识:基本类型占用字节

在32位操作系统和64位操作系统上,基本数据类型分别占多少字节呢?

32位操作系统:

char : 1    int :4    short : 2    unsigned int : 4    long : 4    unsigned long : 4    long long : 8     float : 4    double : 8    指针 : 4

64位操作系统

char : 1    int :4    short : 2    unsigned int : 4    long : 8    unsigned long : 8    long long : 8     float : 4    double : 8    指针 : 8

内存对齐:

成员对齐有一个重要的条件,即每个成员按自己的方式对齐。其对齐的规则是:每个成员按其类型的对齐参数(通常是这个类型的大小)和指定对齐参数(这里默认是8字节)中较小的一个对齐。并且结构的长度必须为所用过的所有对齐参数的整数倍。不够就补空字节。

举例:

 struct t{     long a;     short b;     int c;     int *d;      char e; } 

在64位操作系统中的大小。

分析:

按照声明的顺序一个一个分配内存空间。

首先 long 型变量a,在64位地址空间中,long型占8个字节,所以按照上面的对齐条件,这个成员应该按照对其参数 min(sizeof(long), 8) = 8字节来对齐,所以把这个成员存放在 0~7 内存单元中。

然后 short型变量b,在64位地址空间中,short型占2个字节,所以按照上面的对齐条件,这个成员应该按照对其参数 min(sizeof(short), 8) = 2字节来对齐,所以把这个成员存放在 8~9 内存单元中。

然后 int型变量c,在64位地址空间中,int型占4个字节,所以按照上面的对齐条件,这个成员应该按照对其参数 min(sizeof(int), 8) = 4字节来对齐,所以把这个成员存放在 12~15 内存单元中(10,11单元都不能被4整除)。

然后 int*型变量d,在64位地址空间中,指针型占8个字节,所以按照上面的对齐条件,这个成员应该按照对其参数 min(sizeof(int*), 8) = 8字节来对齐,所以把这个成员存放在 16~23 内存单元中。

然后 char型变量e,在64位地址空间中,char型占1个字节,所以按照上面的对齐条件,这个成员应该按照对其参数 min(sizeof(char), 8) = 1字节来对齐,所以把这个成员存放在 24 内存单元中。

然后整个结构体的长度必须为所有对齐参数的整数倍,当前长度为25,不是所有对齐参数整数倍,必须调整为32,才是所有参数整数倍。

所以这个结构体的长度为32。

如果结构体中出现子结构体怎么办?我们在确定子结构体的对齐参数时,应该就是它的所有成员使用的对齐参数中最大的一个。

举例:

 struct t{     char a;     int b; }; struct s{    char c;    struct t d;    char e; }; 

在32位操作系统下的长度。

首先确定t的大小为8,它的所有成员使用的对齐参数最大为4。

再考察s:

首先 char 型变量c,在32位地址空间中,char型占1个字节,所以按照上面的对齐条件,这个成员应该按照对其参数 min(sizeof(char), 8) = 1字节来对齐,所以把这个成员存放在 0 内存单元中。

然后 struct t型变量d,在32位地址空间中,struct t占8个字节,所以按照上面的对齐条件,这个成员应该按照对其参数 4 字节来对齐,所以把这个成员存放在 4~11 内存单元中。

然后 char型变量e,在32位地址空间中,char型占1个字节,所以按照上面的对齐条件,这个成员应该按照对其参数 min(sizeof(char), 8) = 1字节来对齐,所以把这个成员存放在 12 内存单元中。

然后整个结构体的长度必须为所有对齐参数的整数倍,当前长度为13,不是所有对齐参数整数倍,必须调整为16,才是所有参数整数倍。

所以此结构体大小为16.

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