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C语言内存中结构体字节对齐(一)
2013-09-24 09:19:20 来源: 作者: 【 】 浏览:812
Tags:语言 内存 结构 字节

  一、字节对齐作用和原因:

  对齐的作用和原因:各个硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取。比如有些架构的CPU在访问一个没有进行对齐的变量的时候会发生错误,那么在这种架构下编程(www.cppentry.com)必须保证字节对齐,其他平台可能没有这种情况,但是最常见的是如果不按照适合其平台要求对数据存放进行对齐,会在存取效率上带来损失。比如有些平台每次读都是从偶地址开始,如果一个int型(假设为32位系统)如果存放在偶地址开始的地方,那么一个读周期就可以读出这32bit,而如果存放在奇地址开始的地方,就需要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得到该32bit数据,显然在读取效率上下降很多。

  二、字节对齐规则:

  四个重要的概念:

  1.数据类型自身的对齐值:对于char型的数据,其自身对齐值为1,对于short型为2,对于int,float,double类型,其自身对齐值为4个字节。

  2.结构体或者类的自身对齐值:其成员中自身对齐值最大的那个值。

  3.指定对齐值:#pragma pack (value)时指定的对齐value。

  4.数据成员、结构体和类的有效对齐值:自身对齐值和指定对齐值中小的那个值。

  补充:

  1).每个成员分别按自己的方式对齐,并能最小化长度。

  2).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。

  3).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。

  #pragma pack(1)

  struct test

  {

  static int a; //static var

  double m4;

  char m1;

  int m3;

  }

  #pragma pack()

  //sizeof(test)=13;

  Class test1{ };

  //sizeof(test1)=1;

  /* 注明:

  1、结构或者类中的静态成员不对结构或者类的大小产生影响,因为静态变量的存储位置与结构或者类的实例地址无关;

  2、没有成员变量的结构或类的大小为1,因为必须保证结构或类的每一个实例在内存中都有唯一的地址。*/

  #pragma pack(1)

  struct test

  {

  static int a; //static var

  double m4;

  char m1;

  int m3;

  }

  #pragma pack()

  //sizeof(test)=13;

  Class test1{ };

  //sizeof(test1)=1;

  /* 注明:

  1、结构或者类中的静态成员不对结构或者类的大小产生影响,因为静态变量的存储位置与结构或者类的实例地址无关;

  2、没有成员变量的结构或类的大小为1,因为必须保证结构或类的每一个实例在内存中都有唯一的地址。*/

  示例:

  //分析下面的例子C:

  //

  #pragma pack (2)     /*指定按2字节对齐*/

  struct C

  {

  char b;

  int a;

  short c;

  };

  #pragma pack () //恢复对齐状态

  /*

  第一个变量b的自身对齐值为1,指定对齐值为2,所以,其有效对齐值为1,假设C从0x0000开始,那么b存放在0x0000,符合0x0000%1 = 0;

  第二个变量,自身对齐值为4,指定对齐值为2,所以有效对齐值为2,所以顺序存放在0x0002、0x0003、0x0004、0x0005四个连续的字节空间中,符合0x0002%2=0。

  第三个变量c的自身对齐值为2,所以有效对齐值为2,顺序在0x0006、0x0007中,符合0x0006%2=0。

     

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