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C++中的內(nèi)存對(duì)齊

2011.11.16

內(nèi)存對(duì)齊

在我們的程序中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還有變量等等都需要占有內(nèi)存，在很多系統(tǒng)中，它都要求內(nèi)存分配的時(shí)候要對(duì)齊，這樣做的好處就是可以提高訪問(wèn)內(nèi)存的速度。

我們還是先來(lái)看一段簡(jiǎn)單的程序：

程序一

1 #include <iostream>
2 using namespace std;
3
4 struct X1
5 {
6   int i;//4個(gè)字節(jié)
7   char c1;//1個(gè)字節(jié)
8   char c2;//1個(gè)字節(jié)
9 };
10
11 struct X2
12 {
13   char c1;//1個(gè)字節(jié)
14   int i;//4個(gè)字節(jié)
15   char c2;//1個(gè)字節(jié)
16 };
17
18 struct X3
19 {
20   char c1;//1個(gè)字節(jié)
21   char c2;//1個(gè)字節(jié)
22   int i;//4個(gè)字節(jié)
23 };
24 int main()
25 {
26     cout<<"long "<<sizeof(long)<<"/n";
27     cout<<"float "<<sizeof(float)<<"/n";
28     cout<<"int "<<sizeof(int)<<"/n";
29     cout<<"char "<<sizeof(char)<<"/n";
30
31     X1 x1;
32     X2 x2;
33     X3 x3;
34     cout<<"x1 的大小 "<<sizeof(x1)<<"/n";
35     cout<<"x2 的大小 "<<sizeof(x2)<<"/n";
36     cout<<"x3 的大小 "<<sizeof(x3)<<"/n";
37     return 0;
38 }

這段程序的功能很簡(jiǎn)單，就是定義了三個(gè)結(jié)構(gòu)X1,X2,X3,這三個(gè)結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別就是內(nèi)存數(shù)據(jù)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(jié)數(shù)，以及我們這里的三個(gè)結(jié)構(gòu)所占用的字節(jié)數(shù)。

這段程序的運(yùn)行結(jié)果為：

1 long 4
2 float 4
3 int 4
4 char 1
5 x1 的大小 8
6 x2 的大小 12
7 x3 的大小 8

     結(jié)果的前面四行沒(méi)有什么問(wèn)題，但是我們?cè)谧詈笕芯涂梢钥吹饺齻€(gè)結(jié)構(gòu)占用的空間大小不一樣，造成這個(gè)原因就是內(nèi)部數(shù)據(jù)的擺放順序，怎么會(huì)這樣呢？

    下面就是我們需要講的內(nèi)存對(duì)齊了。

    內(nèi)存是一個(gè)連續(xù)的塊，我們可以用下面的圖來(lái)表示, 它是以4個(gè)字節(jié)對(duì)一個(gè)對(duì)齊單位的：

                                                    圖一

讓我們看看三個(gè)結(jié)構(gòu)在內(nèi)存中的布局：

首先是 X1，如下圖所示

X1 中第一個(gè)是 Int類型，它占有4字節(jié)，所以前面4格就是滿了，然后第二個(gè)是char類型，這中類型只占一個(gè)字節(jié)，所以它占有了第二個(gè)4字節(jié)組塊中的第一格，第三個(gè)也是char類型，所以它也占用一個(gè)字節(jié)，它就排在了第二個(gè)組塊的第二格，因?yàn)樗鼈兗釉谝黄鸫笮∫膊怀^(guò)一個(gè)塊，所以他們?nèi)齻€(gè)變量在內(nèi)存中的結(jié)構(gòu)就是這樣的，因?yàn)橛袃?nèi)存分塊對(duì)齊，所以最后出來(lái)的結(jié)果是8，而不是6，因?yàn)楹竺鎯蓚€(gè)格子其實(shí)也算是被用了。

再次看看X2，如圖所示

X2中第一個(gè)類型是Char類型，它占用一個(gè)字節(jié)，所以它首先排在第一組塊的第一個(gè)格子里面，第二個(gè)是Int類型，它占用4個(gè)字節(jié)，第一組塊已經(jīng)用掉一格，還剩3格，肯定是無(wú)法放下第二Int類型的，因?yàn)橐紤]到對(duì)齊，所以不得不把它放到第二個(gè)組塊，第三個(gè)類型是Char類型，跟第一個(gè)類似。所因?yàn)橛袃?nèi)存分塊對(duì)齊，我們的內(nèi)存就不是8個(gè)格子了，而是12個(gè)了。

再看看X3，如下圖所示：

關(guān)于X3的說(shuō)明其實(shí)跟X1是類似的，只不過(guò)它把兩個(gè)1個(gè)字節(jié)的放到了前面，相信看了前面兩種情況的說(shuō)明這里也是很容易理解的。

唉，寫到這手都累了，關(guān)鍵是要畫圖，希望通過(guò)此文能讓你理解內(nèi)存對(duì)齊的基本概念，如果有問(wèn)題，請(qǐng)留言。

此文完

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