1 明確幾個概念

代碼分區(qū)：在使用C/C++編程時，我們定義的變量存在于內(nèi)存中，而內(nèi)存在C語言的角度上可以分為五大區(qū)。局部變量在棧區(qū)，靜態(tài)/全局變量在全局區(qū)，動態(tài)申請的變量存在于堆區(qū)，const修飾的變量/字符常量存在于只讀區(qū)。無論是什么樣的變量，終究在內(nèi)存中。

CPU取指，譯碼，執(zhí)行：存在于內(nèi)存中的目的是為了CPU通過總線的進行尋址，取指令，譯碼，執(zhí)行取數(shù)據(jù)，內(nèi)存與寄存器交互，然后CPU運算，再輸出數(shù)據(jù)至內(nèi)存。這個過程反復的，高速的執(zhí)行。

CPU位數(shù)：在計算機中，最小的存儲單元為字節(jié)(Byte)，理論上任意地址(比如0x20000002，0x20000003，0x2000011...)都可以通過總線進行訪問(CPU尋址)，而每次尋址后，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小跟CPU位數(shù)相關(guān)，常見的CPU位數(shù)有8位，16位，32位，64位。位數(shù)越高，單次操作執(zhí)行的數(shù)據(jù)量越大，性能也就越強。

OS位數(shù)：操作系統(tǒng)一般與CPU位數(shù)相匹配，32位CPU可以尋址4GB內(nèi)存空間，可以運行32位的OS。同樣，64位的CPU可以運行32位的OS，也可以運行64位的OS。

Compiler：雖然編譯器都是在翻譯/編譯代碼，進行預處理(宏展開，頭文件展開)，編譯(語法檢查等)，匯編(翻譯為機器碼)，鏈接(重定位等)這四部分的工作。但是不同的編譯器的內(nèi)部默認設置以及用法會有所差異，常用的有GCC，VS，Clang，MinGW等。

2 指定平臺

不談平臺，只談編碼，就是在耍流氓。---哈哈哈

這里的平臺指的是三大件：CPU + OS + Compiler

本文中實驗的平臺是：Intel i7 + ubuntu16.04 + gcc5.4

有了上面的基本概念了解，就可以進行分析了。

3 為什么要內(nèi)存對齊？

原因有兩點：

CPU每次尋址都是要消費時間的，如果一次取不完數(shù)據(jù)就要取多次。比如int類型的變量a占4Byte，假設在內(nèi)存中沒有對齊(所謂對齊，指的是內(nèi)存中數(shù)據(jù)的首地址是CPU單次獲取數(shù)據(jù)大小的整數(shù)倍)，且存放在0x00000003 - 0x00000006處(0x00000003不是4的整數(shù)倍)。那么每次取4字節(jié)(32位寬總線)的CPU第一次取到[0x00000000 - 0x00000003]，只得到變量a的1/4數(shù)據(jù)，進而需要進行第二次取數(shù)[0x00000004 - 0x00000007]，為了得到int類型的一個變量，卻需要兩次訪問內(nèi)存，并且還需要拼接處理，性能較低，這是其一。

有些CPU(ARM架構(gòu)的)在內(nèi)存非對齊的情況下，執(zhí)行二進制代碼會崩潰，因為不是所有的硬件平臺都能訪問任意地址上的任意數(shù)據(jù)的。倘若代碼移植到其他不支持的平臺上，不具有可移植性，這是其二。

若在編譯時，將分配的內(nèi)存進行對齊，單次訪問內(nèi)存就可以獲取數(shù)據(jù)，并且具有平臺可移植性。

那誰來把我們編寫的結(jié)構(gòu)體，類中的成員變量進行對齊呢？

當然是編譯器(Compiler)。那對齊的規(guī)則又是如何呢？

4 內(nèi)存對齊規(guī)則

編譯器提供手動指定對齊值的關(guān)鍵字 #pragma pack(N)，可以手動設置對齊的字節(jié)數(shù)，比如#pragma pack(1），#pragma pack(4)等。這里即為N。

若沒有手動指定，那么編譯器就會默認將成員變量中最大的類型字節(jié)數(shù)設置為對齊值：m

1 整體對齊值：

首先計算對齊單位 n = min{N,m}，然后整體對齊后的字節(jié)數(shù)應該為n的倍數(shù)，不夠的在最后面填補占位。

2 成員對齊值：

首個成員的偏置地址(offset) = 0。

假定該成員的類型占字節(jié)數(shù) j，那么本成員的偏移地址(offset)：min{n, j}的整數(shù)倍。

5 代碼實測

#include

以上注釋為理論分析。

現(xiàn)在編譯，并執(zhí)行輸出看看是否sizeof = 24。

這里使用的GCC中的g++進行編譯。

也可以用gcc，不過要鏈接c++的標準庫(-lstdc++)，否則會鏈接失敗。

這里實驗結(jié)果與理論分析的一致。

另外：如果手動設置#pragma pack(4)，后效果如何呢？

#pragma pack(4)

查看結(jié)果是否為sizeof = 20呢？

顯然，是和分析的一致。

6 總結(jié)

這里以C++的類為例，進行內(nèi)存對齊分析。關(guān)于C++的內(nèi)存布局，以及含有virtual函數(shù)的類，實際上還會更復雜。簡單的就如最基本的類，這和C中的struct是非常類似的。

掌握C++中類的內(nèi)存對齊，有助于進一步理解C++對象模型。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的怎么调试内存溢出的c++代码_【C/C++】内存对齐 到底怎么回事？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。