• c++对象内存模型【内存对齐】


    关于c++对象的内存模型 - 【内存对齐】方面,网上有大把的资料对此进行介绍,本篇文章仅对这些内容做一个梳理。

    对齐规则,不同编译器存在差异,本文在“vc6/32bit”windows平台进行编译测试。(缺省为8字节对齐:对应编译选项/Zp8

    0.示例代码:

     1 #pragma pack(1)         // 以1字节方式对齐
     2 class A1
     3 {
     4     char    a;
     5     short    b;
     6 };
     7 #pragma pack()           // 使用缺省对齐方式
     8  
     9 class A2
    10 {
    11     char    a;
    12     short    b;
    13 };
    14 
    15 /*  测试 */
    16 int a1 = sizeof(A1);    // 3
    17 int a2 = sizeof(A2);    // 4

    A1内存模型(大小:3字节)

     

    A2内存模型(大小:4字节)

    1. 伪命令用法说明:

    #pragma pack(n) // 使用自定义n字节对齐  n可以为1,2,4,8,16

    #pragma pack()   // 使用缺省字节对齐(缺省为8字节对齐

    #pragma Pack(push)   // 存放当前字节对齐到栈顶

    #pragma Pack(push, n)  // 将n字节对齐方式压入栈顶,并启用自定义n字节对齐方式

    /***  等价于  ***/

    =>  #pragma Pack(push) 

    =>  #pragma Pack(n) 

    #pragma Pack(pop)  // 弹出栈顶,然后启用新栈顶字节对齐方式【弹出后,栈为空,则恢复为缺省字节对齐】

    2. 详细解释:

    3. 内存对齐规则

    (1)对于class(struct/union)的各个成员,第一个成员位于偏移为0的位置,以后每个数据成员的偏移量必须是min{#pragma pack()指定的数该数据成员的自身长度} 的倍数。

    (2)在数据成员完成各自对齐之后,class(struct/union)本身也要按照min{#pragma pack()指定的数class(struct/union)中最大基本数据成员长度}进行对齐。

    4. 为什么要内存对齐

    (1)硬件限制:不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的数据;某些硬件平台只能在某些地址处取特定类型的数据,否则抛出硬件异常。

    (2)提高性能:内存8字节对齐(注:cpu访问byte、WORD、DWORD、__int64类型的数据时,只用一次内存访问)后,CPU的内存访问速度大大提升。

    5. 那些情况要考虑内存对齐

    (1)在不同平台之间(比如在Windows 与Linux之间),不同模块之间(dll与exe之间)传递二进制流(比如结构体),必须要定义相同的对齐方式。

    (2)序列化与反序列化的操作时,也必须要定义相同的对齐方式。

    6. 补充

    对于gcc编译器:
    __attribute((aligned (n)))  让所作用的结构成员对齐在n字节自然边界上。如果结构中有成员的长度大于n,则按照最大成员的长度来对齐。
    __attribute__ ((packed))  取消结构在编译过程中的优化对齐,按照实际占用字节数进行对齐。

    // sizeof(struct test)=8
    struct test
    {
    char x1;
    short x2;
    float x3;
    char x4;
    }__attribute__ ((packed));

    visual studio编译器的为:

    __declspec(align(n)) 让所作用的结构成员对齐在n字节自然边界上。如果结构中有成员的长度大于n,则按照最大成员的长度来对齐。

    __declspec(align(32)) struct Str1
    {
       int a, b, c, d, e;
    };

    7. 外部参考   http://www.cppblog.com/snailcong/archive/2009/03/16/76705.html

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