一、前言

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在單片機下使用C語言編程時，內(nèi)存對齊的知識點必須掌握。掌握內(nèi)存對齊后，可以防止內(nèi)存碎片化，并且證明你有能力優(yōu)化內(nèi)存。嵌入式單片機開發(fā)的后階段，無非就是優(yōu)化內(nèi)存與優(yōu)化代碼執(zhí)行效率。

二、內(nèi)存對齊

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先看如下代碼：

結(jié)構(gòu)體Test1占用了多少字節(jié)？如果事先不知道內(nèi)存對齊的話，答案肯定是：1個字節(jié)（char）+ 4個字節(jié)（int）+ 1個字節(jié)（char） = 6個字節(jié)。
事實上，Test1結(jié)構(gòu)體占用了12個字節(jié)，從DEBUG模式下Watch1觀察：

OK，不就猜少了6個字節(jié)嗎？有什么影響嗎？先不說影響吧，咱們先來看看單片機內(nèi)存里的實際情況。從上圖看到，結(jié)構(gòu)體變量的首地址是0x200018F4，通過Keil的Memory1可以看到結(jié)構(gòu)體Text1在內(nèi)存的分布，如下圖所示。

將Test1的內(nèi)存分布提取出來，如下圖所示，因為內(nèi)存對齊的原因，有6個字節(jié)被填充了。換句話說，這6個字節(jié)被浪費了，無法被其他資源使用了（因為編譯器將這些內(nèi)存規(guī)劃給結(jié)構(gòu)體Test1了）。此時，如果使用結(jié)構(gòu)體Text1在堆內(nèi)存大量地定義變量的話，將會造成非常嚴重的內(nèi)存浪費（內(nèi)存碎片化），浪費的內(nèi)存 = 6 * N（N表示結(jié)構(gòu)體變量的個數(shù)）。比如用結(jié)構(gòu)體Text1定義1000個結(jié)構(gòu)體變量，浪費的內(nèi)存 = 6 * 1000 = 6000 Byte（非常接近6K內(nèi)存）。

好了，假如我是懂得內(nèi)存對齊的原理的，那么我可以這樣去優(yōu)化結(jié)構(gòu)體Text1。

接著，從Debug里觀察看看：

最后，去Memory1觀察內(nèi)存的分布情況：

再將結(jié)構(gòu)體Text1的內(nèi)存分布提取出來分析一下，將成員b與成員c互換位置后，被填充的字節(jié)數(shù)變成2，成功地優(yōu)化了4個字節(jié)的碎片。如果用Text1的結(jié)構(gòu)體去定義1000個結(jié)構(gòu)體變量的話，那么1000 * 6的碎片內(nèi)存被優(yōu)化成1000 * 2的碎片內(nèi)存，成功改善了1000 * 4(接近4K的內(nèi)存）啊。

三、在內(nèi)存對齊話題下的sizeof與offsetof宏

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首先，在main.c包含頭文件stddef.h。

回到最初的例子，代碼如下：

3.1、sizeof

通過sizeof操作符能夠得出一個結(jié)構(gòu)的整體長度，包括因邊界對齊而跳過的那些字節(jié)。

3.2、offsetof宏

考慮到內(nèi)存對齊的因素，想確定結(jié)構(gòu)體里某個成員的實際位置，可以使用offsetof宏得到。比如我想得到成員b在結(jié)構(gòu)體Test1的實際位置（包括內(nèi)存對齊因素）。

3.3、Debug

進入Debug模式觀察sizeof與offsetof的返回值分別是12與4。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C语言 | 内存对齐01 - 什么是内存对齐的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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