内存对齐 --12.12 学习笔记

我们知道内存的最小单元是一个字节,当cpu从内存中读取数据的时候,是一个一个字节读取,所以内存对我们应该是入下图这样:

 

                                                                                           内存对齐  --12.12 学习笔记

但是实际上cpu将内存当成多个块,每次从内存中读取一个块,这个块的大小可能是2、4、8、16等,

那么下面,我们来分析下非内存对齐和内存对齐的优缺点在哪?

内存对齐是操作系统为了提高访问内存的策略。操作系统在访问内存的时候,每次读取一定长度(这个长度是操作系统默认的对齐数,或者默认对齐数的整数倍)。如果没有对齐,为了访问一个变量可能产生二次访问。

至此大家应该能够简单明白,为什么要简单内存对齐?

  1. 提高存取数据的速度。比如有的平台每次都是从偶地址处读取数据,对于一个int型的变量,若从偶地址单元处存放,则只需一个读取周期即可读取该变量;但是若从奇地址单元处存放,则需要2个读取周期读取该变量。
  2. 某些平台只能在特定的地址处访问特定类型的数据,否则抛出硬件异常给操作系统。

如何内存对齐

  1. 对于标准数据类型,它的地址只要是它的长度的整数倍。
  2. 对于非标准数据类型,比如结构体,要遵循一下对齐原则:

 

1. 数组成员对齐规则。第一个数组成员应该放在offset为0的地方,以后每个数组成员应该放在offset为min(当前成员的大小,#pargama pack(n))整数倍的地方开始(比如int在32位机器为4字节,#pargama pack(2),那么从2的倍数地方开始存储)。

2. 结构体总的大小,也就是sizeof的结果,必须是min(结构体内部最大成员,#pargama pack(n))的整数倍,不足要补齐。

3. 结构体做为成员的对齐规则。如果一个结构体B里嵌套另一个结构体A,还是以最大成员类型的大小对齐,但是结构体A的起点为A内部最大成员的整数倍的地方。(struct B里存有struct A,A里有char,int,double等成员,那A应该从8的整数倍开始存储。),结构体A中的成员的对齐规则仍满足原则1、原则2。

 

手动设置对齐模数:

    1. #pragma pack(show)

显示当前packing alignment的字节数,以warning message的形式被显示。

    1. #pragma pack(push)

将当前指定的packing alignment数组进行压栈操作,这里的栈是the internal compiler stack,同事设置当前的packing alignment为n;如果n没有指定,则将当前的packing alignment数组压栈。

    1. #pragma pack(pop)

从internal compiler stack中删除最顶端的reaord; 如果没有指定n,则当前栈顶record即为新的packing alignement数值;如果指定了n,则n成为新的packing alignment值

    1. #pragma pack(n)

指定packing的数值,以字节为单位,缺省数值是8,合法的数值分别是1,2,4,8,16。

 下面是我个人的一些代码段  ,不懂的可以加我微信或者直接再CSDN上练习我哦

 

 

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> 
					//本机的对齐模数是8  其他电脑可能不同,输出结果可能有误!!
					 
/* 	#pragma pack(show)   显示当前packing alignment的字节数,以warning message的形式被显示*/
/* 	#pragma pack(push) 将当前指定的packing alignment数组进行压栈操作,这里的栈是the internal 
compiler stack,同事设置当前的packing alignment为n;如果n没有指定,则将当前的packing alignment
数组压栈。*/
/* 	#pragma pack(pop) 从internal compiler stack中删除最顶端的reaord; 如果没有指定n,则当前栈顶
record即为新的packing alignement数值;如果指定了n,则n成为新的packing alignment值*/

typedef struct 
{
	int a; // 0-3
	char b; // 4-7 
	double c;  //8-15
	float d; 	// 20
} Student ;   

Student stu1 ; 
#pragma pack(1)  // 修改现在的内存模数 
typedef struct 
{
	int a; // 0-3
	char b; // 4-7 
	double c;  //8-15
	float d; 	// 20
} Student1 ; 

Student1 stu2 ; 
void text01()    // 测试内存对齐 
{
	printf("%d\n",sizeof stu1);  // 算出来的sizeof实际上是24  为何呢?  内存对齐与对齐模数
	/*所以Student内部对齐之后的大小为20 ,整体对齐,整体为最大类
	型的整数倍 也就是8的整数倍 为24*/
	printf("%d\n",sizeof stu2); 
	
 }
 
#pragma pack(8)
typedef struct 
{
	int a; // 0-3
	Student stuT; 
	double b ;
} Student2 ; 
 
Student2 stu3 ; 
void text02()
{
	printf("%d\n",sizeof stu3);
}
int main(void)
{
	//text01();
	text02();
}

 

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