内存字节对齐、为何要对齐

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内存字节对齐

对齐的三个原则

如何内存对齐？sizeof的结果怎么来的？请记住如下3条原则：(在没有#pragma pack宏的状况下)

1. 原则1：结构(struct)或联合(union)的数据成员，存储的起始位置要从该成员大小或者成员的子成员大小（只要该成员有子成员，好比说是数组，结构体等）的整数倍开始(好比：假设一个数据成员为int，int在32位机上为４字节,则要从４的整数倍地址开始存储）
2. 原则2：若是一个结构里有某些结构体成员，则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储。(好比：struct a里存有struct b,b里有char,int ,double等元素,那b应该从8的整数倍开始存储)
3. 原则3：结构体的总大小，也就是sizeof的结果，必须是其内部最大成员的整数倍，不足的要补齐。

内存字节对齐的缘由

根本缘由在于CPU访问数据的效率问题。好比有些平台每次读都是从偶地址开始，若是一个int型（假设为32位系统）若是存放在偶地址开始的地方，那么一个读周期就能够读出这32bit，而若是存放在奇地址开始的地方，就须要2个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能获得该32bit数据。显然在读取效率上降低不少。

举例1

typedef struct bb
{
    int id;            //0~3
    double weight;     //8~15 原则１
    float height;      //16~19 要为8的整数倍,补齐20~23 原则３
}BB;

typedef struct aa
{
 char name[2];     //0~1 申请了两个char空间，因此是占用2个字节
 int  id;          //4~7 原则１
 double score;     //8~15
 short grade;      //16~17　　　　
 BB b;             //24~47 要从8的整数倍开始存 原则２
}AA;

int main()
{
  AA a;
  cout<<sizeof(a)<<" "<<sizeof(BB)<<endl;
  return 0;
}

结果是48 24

举例2

在32位cpu上选择缺省对齐的状况下，有以下结构体定义：

struct A
{
    unsigned a : 19;//后面的数字表示bit
    unsigned b : 11;
    unsigned c : 4;
    unsigned d : 29;
    char index;//1个字节=8bit
};

则sizeof（struct A）的值为？

解答：由32位缺省对齐，因此有：
因为19+11=30<32，19和11算做32位，即4个字节
因为4+29>32，4算做32位，即4个字节
因为29+8>32，29算做32位，即4个字节
因为8<32，8算做32位，即4个字节

因此，总共有16个字节！sizeof（struct A）的值为16。

用pragma控制内存对齐

再讲讲#pragma pack()：在代码前加一句#pragma pack(1)，你会发现上面的代码输出为32 16，由于bb是4+8+4=16，aa是2+4+8+2+16=32。这不就是理想中的没有内存对齐的世界嘛。

下面的代码，在#pragma pack(4)和#pragma pack(8)的状况下，结构体的大小分别是：

struct One{  
    double d;  
    char c;  
    int i;  
}  
struct Two{  
    char c;  
    double d;  
    int i;  
}

因此，答案为16，16，16，24