内存对齐

来源:互联网 发布:淘宝商城百丽旗舰店 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 02:54
下午VB课时,老师在计算一个自定义类型所占内存大小时,直接将其中的各个变量所占字节数相加而得到整个自定义类型的大小。这让我想到了C语言中的内存对齐机制,是不能这么直接算的。但VB有没有这样的规则呢?仔细一想,这种机制是为了提高CPU的访问效率而出现的,而VB和C的编译器都是在PC的CPU上跑的,那情况至少应该类似吧。于是下课问了下老师,王老师确实是一个令人尊敬的老师,自己没研究过的决不乱说,让我回去研究研究然后跟他汇报。
先来研究下C语言中的内存对齐,Win32平台下的微软C编译器(cl.exefor 80×86)的对齐策略:
1)结构体变量的首地址是其最长基本类型成员的整数倍;
备注:编译器在给结构体开辟空间时,首先找到结构体中最宽的基本数据类型,然后寻找内存地址能是该基本数据类型的整倍的位置,作为结构体的首地址。将这个最宽的基本数据类型的大小作为上面介绍的对齐模数。
2)结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量(offset)都是成员大小的整数倍,如有需要编译器会在成员之间加上填充字节(internal adding);
备注:为结构体的一个成员开辟空间之前,编译器首先检查预开辟空间的首地址相对于结构体首地址的偏移是否是本成员的整数倍,若是,则存放本成员,反之,则在本成员和上一个成员之间填充一定的字节,以达到整数倍的要求,也就是将预开辟空间的首地址后移几个字节。
3)结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍,如有需要,编译器会在最末一个成员之后加上填充字节(trailing padding)。
备注:结构体总大小是包括填充字节,最后一个成员满足上面两条以外,还必须满足第三条,否则就必须在最后填充几个字节以达到本条要求。
4) 结构体内类型相同的连续元素将在连续的空间内,和数组一样。
5) 如果结构体内存在长度大于处理器位数的元素,那么就以处理器的倍数为对齐单位;否则,如果结构体内的元素的长度都小于处理器的倍数的时候,便以结构体里面最长的数据元素为对齐单位。

看下面代码及结果:

可以看出,结构体student所占内存并不是1+4+8=13,而是16个字节。那么这个16是怎么来的呢?
我们通过观察编译器给每个结构体成员分配的地址:

可以看到,首地址也就是成员a的地址为4210784,char类型占一个字节,那么理论上下一个成员b的地址应该为4210785,但实际分配的地址却是4210788。这就是上面说的第二点:结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量(offset)都是成员大小的整数倍,如有需要编译器会在成员之间加上填充字节。因为4210785、4210786、4210787都不能被4整除,所以在这三个地址上填充了字节,导致最后大小为16Byte。
C语言中是这样,那么VB中呢?下面就来做个实验。

理论上四个类型所占字节为4+2+4+1=11,但结果却为16个字节。(由于是个验证实验,就做的简陋些了。)
明显能看出来VB中也是存在内存对齐机制的。具体的机制是怎样的先不研究了,因为已经十点四十多了,该回寝室了,详情下次奉上!
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