内存对齐的理解

 

这篇文章是个人对内存对齐的理解,包涵示意图例.

首先,以下文字内容来源于网络资料

一、内存对齐的原因
大部分的参考资料都是如是说的：
1、平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
2、性能原因：数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

二、对齐规则
每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。

规则：
1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。
2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行。
3、结合1、2颗推断：当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果。

 

以下为本人理解图

以下为本人测试代码

#include "stdio.h"

struct str1
{
    char a;
    short b;
    char c;
    int d;
};

struct str2
{
    int a;
    char b;
    short c;
    char d;
    int e;
};

int main(int argc, char *argv[])
{

    struct str2 s;
    
    int al,bl,cl,dl,el;
    al = (int)&s.b - (int)&s.a;
    bl = (int)&s.c - (int)&s.b;
    cl = (int)&s.d - (int)&s.c;
    dl = (int)&s.e - (int)&s.d;
    el = sizeof(s) - (al+bl+cl+dl);

    struct str1 m;
    int ma = (int)&m.b - (int)&m.a;
    int mb = (int)&m.c - (int)&m.b;
    int mc = (int)&m.d - (int)&m.c;
    int md = sizeof(m) - (ma+mb+mc);
    
    printf( "s:%d\n", sizeof(s));
    printf( "a=%d b=%d c=%d d=%d e=%d\n", al, bl, cl, dl, el);
    
    printf( "m:%d\n", sizeof(m));
    printf( "a=%d b=%d c=%d d=%d\n", ma, mb, mc, md);
    
}

32位linux、默认对齐系数，结果如下：

DEV:/home # ./a.out
s:16
a=4 b=2 c=2 d=4 e=4
m:12
a=2 b=2 c=4 d=4