C++中的內存對齊實例詳解

C++中的內存對齊實例詳解

內存對齊

         在我們的程序中，數據結構還有變量等等都需要占有內存，在很多系統中，它都要求內存分配的時候要對齊，這樣做的好處就是可以提高訪問內存的速度。

我們還是先來看一段簡單的程序：

           程序一

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

      這段程序的功能很簡單，就是定義了三個結構X1,X2,X3,這三個結構的主要區別就是內存數據擺放的順序，其他都是一樣的，另外程序輸入了幾種基本類型所占用的字節數，以及我們這里的三個結構所占用的字節數。

這段程序的運行結果為：

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

     結果的前面四行沒有什么問題，但是我們在最后三行就可以看到三個結構占用的空間大小不一樣，造成這個原因就是內部數據的擺放順序，怎么會這樣呢？

    下面就是我們需要講的內存對齊了。

    內存是一個連續的塊，我們可以用下面的圖來表示,  它是以4個字節對一個對齊單位的：

     圖一

   讓我們看看三個結構在內存中的布局：

   首先是 X1，如下圖所示

    X1 中第一個是 Int類型，它占有4字節，所以前面4格就是滿了，然后第二個是char類型，這中類型只占一個字節，所以它占有了第二個4字節組塊中的第一格，第三個也是char類型，所以它也占用一個字節，它就排在了第二個組塊的第二格，因為它們加在一起大小也不超過一個塊，所以他們三個變量在內存中的結構就是這樣的，因為有內存分塊對齊，所以最后出來的結果是8，而不是6，因為后面兩個格子其實也算是被用了。

    再次看看X2，如圖所示

    X2中第一個類型是Char類型，它占用一個字節，所以它首先排在第一組塊的第一個格子里面，第二個是Int類型，它占用4個字節，第一組塊已經用掉一格，還剩3格，肯定是無法放下第二Int類型的，因為要考慮到對齊，所以不得不把它放到第二個組塊，第三個類型是Char類型，跟第一個類似。所因為有內存分塊對齊，我們的內存就不是8個格子了，而是12個了。

再看看X3，如下圖所示：

   關于X3的說明其實跟X1是類似的，只不過它把兩個1個字節的放到了前面，相信看了前面兩種情況的說明這里也是很容易理解的。

   唉，寫到這手都累了，關鍵是要畫圖，希望通過此文能讓你理解內存對齊的基本概念，如果有問題，請留言。

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