对齐意义
现代计算机中,内存空间按照字节划分,理论上可以从任何起始地址访问任意类型的变量。但实际中在访问特定类型变量时经常在特定的内存地址访问,这就需要各种类型数据按照一定的规则在空间上排列,而不是顺序一个接一个地存放,这就是对齐
但最常见的情况是,如果不按照平台要求对数据存放进行对齐,会带来存取效率上的损失。比如32位的Intel处理器通过总线访问(包括读和写)内存数据。每个总线周期从偶地址开始访问32位内存数据,内存数据以字节为单位存放。如果一个32位的数据没有存放在4字节整除的内存地址处,那么处理器就需要2个总线周期对其进行访问,显然访问效率下降很多。
因此,通过合理的内存对齐可以提高访问效率。为使CPU能够对数据进行快速访问,数据的起始地址应具有“对齐”特性。比如4字节数据的起始地址应位于4字节边界上,即起始地址能够被4整除。
此外,合理利用字节对齐还可以有效地节省存储空间。但要注意,在32位机中使用1字节或2字节对齐,反而会降低变量访问速度。因此需要考虑处理器类型。还应考虑编译器的类型。在VC/C++和GNU GCC中都是默认是4字节对齐。
对齐规则
1) 数据类型自身的对齐值:char型数据自身对齐值为1字节,short型数据为2字节,int/float型为4字节,double型为8字节。
对齐时按照自身的对齐值对齐,且变量的首地址能整除对齐值。
2) 结构体或类的自身对齐值:其成员中自身对齐值最大的那个值。
满足条件:结构体的总体值%成员变量最大对齐值=0
3) 指定对齐值:#pragma pack (value)时的指定对齐值value。
4) 数据成员、结构体和类的有效对齐值:自身对齐值和指定对齐值中较小者,即有效对齐值=min{自身对齐值,当前指定的pack值}。
举例说明
typedef struct
{
char a;
char b;
char c;
char d;
char e;
}A;
sizeof(A) = 5,满足5%1=0.
typedef struct
{
short a;
short b;
short c;
}B;
sizeof(B) = 6,满足6%2=0.
typedef struct
{
char a;
short b;
short c;
short d;
char e;
}C;
sizeof(C) = 10,满足(9+1)%2=0.
typedef struct
{
char a;
short b;
int c;
short d;
}D;
sizeof(D) = 12,满足(10+2)%4=0.
typedef struct
{
char a;
short b;
int c;
double d;
}E;
sizeof(E) = 16,满足16%8=0.
typedef struct
{
char a;
short b;
int c;
char d;
double e;
}F;
sizeof(F) = 24,满足24%8=0.