文章目錄

• • 1. 內存對齊
  • 2. 遞歸中的內存對齊
  • 3. C++引用的本質
  • 4. 致謝

1. 內存對齊

通過以下語句，獲取變量的占用內存打下：

cout << "size of int " << sizeof(int) << endl; cout << "size of int& " << sizeof(int&) << endl; cout << "size of char " << sizeof(char) << endl;

int 和 int& 都占 4 字節， char 占 1 字節

編寫一個類：其包含1個 int，2個 char，排列順序不同。

class memory1 {int id;char a;char b; }; class memory2 {char a;int id;char b; }; class memory3 {char a;char b;int id; };

可以看見，他們的占用空間大小是不一樣的。

size of memory1 8 size of memory2 12 size of memory3 8

• 計算機從內存讀取數據是按塊讀取的，一般是4或者8的倍數一塊，一起讀取
• CPU和內存IO的硬件限制導致沒辦法將一個數據類型分在兩個塊中讀取
• 內存對齊，可以加快程序的運行速度，一般編譯器會在后臺進行內存對齊優化，但是也不能做到十分完美
• 內存對齊的參數可以更改，#pragma pack(n)，n = 1,2,4,8,16

所以上面的memory類的內存對齊是按照4字節進行的，計算機按照順序分配內存，4字節剩余空間能放下某個類型的，就放進去，放不進去的，新往下找一塊4字節的空間放 int

加入#pragma pack(1)，可見就是緊密排列了。

size of memory1 6 size of memory2 6 size of memory3 6 #pragma pack(2) size of memory1 6 size of memory2 8 size of memory3 6

2. 遞歸中的內存對齊

我在做LeetCode題的時候遇到一個遞歸爆棧問題：

在這里做一些測試，不保證結果具有通用性，也請大家指正。

void dfs(int i) {int k = 0;cout << "&k = " << &k << endl;cout << "i = " << i << endl;i = i+1;dfs(i); } int main() {int i = 0;dfs(i); }

變更dfs(i)參數個數
遞歸次數：32385，第一個k的地址 0x61fdcc，k地址間隔 64₁₀（參數個數為1-4個）

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增加參數個數到（5-6個）：
遞歸次數：25908，第一個k的地址 0x61fdbc（比上面移動了16），k地址間隔 80₁₀
增加參數個數到（7-8個）：
遞歸次數：21589，第一個k的地址 0x61fdac（比上面移動了32），k地址間隔 96₁₀
增加參數個數到（9-10個）：
遞歸次數：18505，第一個k的地址 0x61fd8c（比上面移動了64），k地址間隔 112₁₀
增加參數個數到（11個）：
遞歸次數：16191，第一個k的地址 0x61fd7c（比上面移動了80），k地址間隔 128₁₀

增加參數個數到（10個，且全部改成&引用）：
遞歸次數：18505，第一個k的地址 0x61fd8c（比上面移動了64），k地址間隔 112₁₀
以上均為win1064位操作系統 環境

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目前通過結果，可以看見，

• 參數的增多，遞歸層數會減小
• 遞歸中的棧也遵守內存對齊原則
• int 型的 & 對遞歸深度沒有造成影響（win10,64位）

class memory1 {int id;char a[1280];char b; }; int main() {int i = 0;int j = 0;int a = 0, b = 0, c = 0,d=0,e=0,f=0,g=0,h=0,l=0;memory1 m1;dfs(m1,i, j, a, b,c,d,e,f,g,h); } size of memory1 1288

上面程序，

遞歸次數：1436，第一個k的地址 0x61f34c（比上面移動了2688），k地址間隔 1440₁₀

將 m1 改成&：

cout << "size of memory1& " << sizeof(&m1) << endl; size of memory1& 8

遞歸次數：16181，第一個k的地址 0x61f86c（比上面移動了1376），k地址間隔 128₁₀

• 對于大型 結構數據，采用&能大幅節省空間，遞歸不至于過早爆棧結束。

但是，上面 LeetCode 爆棧就只是把 int&改成int程序就不爆棧了，跟認知的規律是不符合的，還請大佬看看什么原因？

3. C++引用的本質

參考：c++中“引用”的底層實現原理詳解
在讀完上文后，就清楚了，引用會產生一個8字節的變量存儲被引用的變量的地址，所以上面win10的測試結果，有點不可信，可能這就是C++在硬件、操作系統、編譯器不同的情況下結果有差異的情況，采用 linux 進行測試

在linux中測試結果：

傳入2個int： 遞歸次數174522
傳入2個int&：遞歸次數130885
傳入2個double： 遞歸次數130912
傳入2個double&：遞歸次數104668

我想這個數值，已經能夠側面說明上面鏈接文章中提到的引用本質了，C++引用的本質是指針，但是它跟指針又不一樣，C++對指針進行了封裝產生了引用，你在使用引用的時候，傳給你的是它里面指針所指向的內容。

所以對這種內置的變量類型，函數調用的時候，直接使用copy傳入就可以了，還比較省內存（int 4字節，使用 int & 會占用 8字節）

至此，可以解釋上面 LeetCode 那道題，傳入 int & 爆棧了，而改為 int ，題目就AC通過了。

4. 致謝

感謝焦/huaix提出去掉&可以解決問題，開啟了我對這個問題的思考
感謝Thin-k.調試，確認是stack-overflow的問題
感謝CSDN群里的朋友熱心討論和研究，還有論壇朋友akari10032的解答
感謝hitskyer和阿福的答疑
感謝所有在網絡上分享知識的每一個博主！

參考鏈接：
帶你深入理解內存對齊最底層原理
C/C++內存對齊詳解

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++ 内存对齐 及 引用是否真的节省内存的一点思考的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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