内存对齐问题

来源:互联网 发布:app制作软件下载 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 10:19

一直困惑自己有两个问题:

1.程序为什么要做内存对齐?

1.处理器访问内存是粒度为多字节时,如果数据不是在边界处,则,处理器需要分多个时钟周期进行数据的访问。

How processors handle unaligned memory access

2.增加可移植性。并非所有的处理器都可以访问任何地址,可能出现硬件错误。

具体可以参考:http://www.ibm.com/developerworks/library/pa-dalign/


2.struct中如何计算内存对齐?

先说说c语言中struct结构计算内存对齐,实际上struct计算内存对齐的时候采用了两步:

1.struct数据成员对齐:

对于结构的各个成员,第一个成员位于偏移为0的位置,以后每个数据成员的偏移量必须是min(#pragma pack()指定的数,这个数据成员的自身长度)的倍数;

#pragma pack(),如果没有明确定义,则采用默认值,其中VC6.0中采用的默认值为8;

2.struct结构自身对齐:

在数据成员完成各自对齐之后,结构(或联合)本身也要进行对齐,对齐将按照min(#pragma pack指定的数值,结构(或联合)最大数据成员长度);

说白了,这些对齐都是为了处理器内存访问服务的。

struct ST_DATA

{

char   ch;

short  s;

int    i;

}

sizeof(ST_DATA)=2+2+4=8

#pragma pack(8)
struct TestStruct4
{
char a;
long b;
};


struct TestStruct5
{
char c;
TestStruct4 d;
long long e;
};
#pragma pack()
问题:
A),sizeof(TestStruct5) = ?
B), TestStruct5 的c 后面空了几个字节接着是d
TestStruct4 中,成员a 是1 字节默认按1 字节对齐,指定对齐参数为8,这两个值中取1,

a按1 字节对齐;成员b 是4 个字节,默认是按4 字节对齐,这时就按4 字节对齐,

所以 sizeof(TestStruct4)应该为8;


TestStruct5 中,c 和TestStruct4 中的a 一样,按1 字节对齐,而d 是个结构,它是8 个字节,它
按什么对齐呢?对于结构来说,它的默认对齐方式就是它的所有成员使用的对齐参数中最大的一个, 

TestStruct4 的就是4.所以,成员d 就是按4 字节对齐.成员e 是8 个字节,它是默认按8
字节对齐,和指定的一样,所以它对到8 字节的边界上,这时,已经使用了12 个字节了,所以又添
加了4 个字节的空,从第16 个字节开始放置成员e.这时,长度为24,已经可以被8(成员e 按8
字节对齐)整除.这样,一共使用了24 个字节.内存布局如下(*表示空闲内存,1 表示使用内存。
单位为1byete):
a b
TestStruct4 的内存布局:1***,1111,
c TestStruct4.a TestStruct4.b d
TestStruct5 的内存布局: 1***, 1***, 1111, ****,11111111
这里有三点很重要:
首先,每个成员分别按自己的方式对齐,并能最小化长度。
其次,复杂类型(如结构)的默认对齐方式是它最长的成员的对齐方式,这样在成员是复杂类型时,可以最小化长度。
然后,对齐后的长度必须是成员中最大的对齐参数的整数倍,这样在处理数组时可以保证每一项都边界对齐。


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