在C語言面試和考試中經(jīng)常會遇到內(nèi)存字節(jié)對齊的問題。今天就來對字節(jié)對齊的知識進行小結(jié)一下。

首先說說為什么要對齊。為了提高效率，計算機從內(nèi)存中取數(shù)據(jù)是按照一個固定長度的。以32位機為例，它每次取32個位，也就是4個字節(jié)（每字節(jié)8個位，計算機基礎(chǔ)知識，別說不知道）。字節(jié)對齊有什么好處？以int型數(shù)據(jù)為例，如果它在內(nèi)存中存放的位置按4字節(jié)對齊，也就是說1個int的數(shù)據(jù)全部落在計算機一次取數(shù)的區(qū)間內(nèi)，那么只需要取一次就可以了。如圖a-1。如果不對齊，很不巧，這個int數(shù)據(jù)剛好跨越了取數(shù)的邊界，這樣就需要取兩次才能把這個int的數(shù)據(jù)全部取到，這樣效率也就降低了。

?

內(nèi)存對齊是會浪費一些空間的。但是這種空間上得浪費卻可以減少取數(shù)的時間。這是典型的一種以空間換時間的做法。空間與時間孰優(yōu)孰略這個每個人都有自己的看法，但是C語言既然采取了這種以空間換時間的策略，就必然有它的道理。況且，在存儲器越來越便宜的今天，這一點點的空間上的浪費就不算什么了。

需要說明的是，字節(jié)對齊不同的編譯器可能會采用不同的優(yōu)化策略，以下以GCC為例講解結(jié)構(gòu)體的對齊.

一、原則：

1.結(jié)構(gòu)體內(nèi)成員按自身按自身長度自對齊。

自身長度，如char=1，short=2，int=4，double=8,。所謂自對齊，指的是該成員的起始位置的內(nèi)存地址必須是它自身長度的整數(shù)倍。如int只能以0,4,8這類的地址開始

2.結(jié)構(gòu)體的總大小為結(jié)構(gòu)體的有效對齊值的整數(shù)倍

結(jié)構(gòu)體的有效對齊值的確定：

1）當未明確指定時，以結(jié)構(gòu)體中最長的成員的長度為其有效值

2）當用#pragma pack(n)指定時，以n和結(jié)構(gòu)體中最長的成員的長度中較小者為其值。

3）當用__attribute__ ((__packed__))指定長度時，強制按照此值為結(jié)構(gòu)體的有效對齊值

二、例子

1。

struct AA{

?? ?char a;

?? ?int b;

?? ?char c;?

}aa

結(jié)果，sizeof（aa）=12

何解？首先假設(shè)結(jié)構(gòu)體內(nèi)存起始地址為0，那么地址的分布如下

0 ?a

1 ?

2

3

4 ?b

5 ?b

6 ?b

7 ?b

8 ?c

9

10

11

char的字對齊長度為1，所以可以在任何地址開始，但是，int自對齊長度為4，必須以4的倍數(shù)地址開始。所以，盡管1-3空著，但b也只能從4開始。再加上c后，整個結(jié)構(gòu)體的總長度為9，結(jié)構(gòu)體的有效對齊值為其中最大的成員即int的長度4，所以，結(jié)構(gòu)體的大小向上擴展到12，即9-11的地址空著。

2.

struct AA{

?? ?char a;

char c;?

?? ?int b;?? ?

}aa

sizeof（aa）=8，為什么呢

0 ?a

1 ?c

2

3

4 ?b

5 ?b

6 ?b

7 ?b

因為c為char類型，字對齊長度為1，所以可以有效的利用1-3間的空格。看見了吧，變量定義的位置的不同時有可能影響結(jié)構(gòu)體的大小的哦！

3.

#pragma pack(2)

struct AA{

?? ?char a;

?? ?int b;

?? ?char c;?

}aa

sizeof（aa）=10,

為什么呢？a到c只占9字節(jié)長度，因為結(jié)構(gòu)體的有效對齊長度在pack指定的2和int的4中取

較小的值2。故取2的倍數(shù)10。

如果當pack指定為8呢?那就仍然按4來對齊，結(jié)果仍然是12。

4.

struct AA{

?? ?char a;

?? ?int b;

?? ?char c;?

}__attribute__((__8__))aa

sizeof(aa)=16,）

為咩？其實a到c仍然只占9字節(jié)長度，但結(jié)構(gòu)體以8對齊，故取8的倍數(shù)16.

如果其指定2，則結(jié)果為10

?

如果pragma pack和__attribute__ 同時指定呢？以__attribute__ 的為準。

需要說明的是，不管pragma pack和__attribute__如何指定，結(jié)構(gòu)體內(nèi)部成員的自對齊仍然按照其自身的對齊值。

?

另外，不同的編譯器可能會對內(nèi)存的分布進行優(yōu)化，

例如有些編譯器會把立體1中的程序優(yōu)化成例題2的樣子。但這屬于編譯器的問題，

這里不做詳細討論。如果要作為編程的參考的話，最好當做編譯器不會做優(yōu)化，

盡量在保持代碼清晰的情況下，自己手動將例題1優(yōu)化成例題2的樣子。

如果是做題的話，按照以上原則做就可以了，不用考慮不同編譯器的特性。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C语言内存字节对齐小结的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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