数据对齐

转自数据对齐

许多计算机系统对数据类型的合法地址做了一些限制，要求某种数据类型对象的地址必须是某个值K（2,4,8）的倍数，这种堆积限制简化形成了处理器和存储器系统之间接口的硬件设计，总之就是为了方便高效的读取数据，于是就有了数据对齐。

struct S1
{
   char k;
   double i;
   char c; 
};

 

Sizeof(S1)的值为24，而不是10，其原因就是数据对齐，如果是连续的存每个字段的值，那么double类型的i就可能分配在两个8字节的存储器块中，那么可能就要执行两次存储器访问，而现在的内存分配至这样的，k,i,c都占用8个字节，这样访问1次存储器就能得到double类型的i的值。k后面会有7个字节被浪费掉，也就是说i的偏移量是8，同样的c后面有7个字节被浪费掉，尽管它后面没有任何字段。这样显然太浪费内存了。如果我们将i和c的位置交换一下得到如下struct S2：

struct S2
{
   char k;
   char c;  
   double i;
};

 

现在Sizeof(S2)的值为16，而不是10也不是24。为了方便取出struct中最长的字段，即方便一次性读出，这个最长的字段前面和后面的字段所占的长度都必须是它的倍数，在这里就是double的长度8的倍数。而k所占的长度加c所占的长度为2，小于8，所以k和c的内存是连续的，c后面接着的是6个空白字节然后就是i所占的8个字节。我想你会有这样的疑问：为什么不直接把S1编译成S2？我只能说我也不知道，但有一个类似的情况就是：在类的初始化列表中，先定义的字段先初始化。那么在这里先定义的先分配内存， 还有就是struct根本没有产生多与的东西，来区分每个字段，要是编译器把他们的内存结果重组了，它又怎么知道自己读的是哪个字段呢。以上几句只是阿汉的个人理解，没有任何证明。

 

有了上面的解释说明，在看一些简单的struct所需的内存就容易了。

struct S3
{
   char k;
   int c;
   double i;
};

 

Sizeof(S3):16,k与c连续，c后面3个字节空白，紧接着i占8个字节，共16个字节。

struct S4
{
   S3 a;
   int i[5];
};

 

那么sizeof(S4)的值为多少呢？40，a占16个字节，i占24个字节。a占16个字节我们是知道的，为什么int i[5]占24个字节，而不是20个字节呢，还是因为数据对齐，因为S3中的double i占8个字节，那么i占用的字节长度就一定是8的倍数，所以int i[5]占24个字节，而不是20个字节，如果S4中i的定义是int i[4],则i占16个字节，大家都没话说，没有疑问。

同样的S4中的所有元素都是连续（会出现因为数据的长度不同而出现间隙空白），S4中的元素也会遵守数据对齐原则，其实我们可以把S4看成如下的样子：

struct S4
{
   char k;
   int c;
   double i;
int i[5];
};

 

这样就好理解多了。

如果S3和S4的样子如下

struct S3
{
   char k;
   int c;
   int i;
};

 

struct S4
{
   S3 a[2];
   double i[5];
};

 

sizeof(S4)等于多少呢？