1.?什么是對齊？

　　現(xiàn)代計算機中內(nèi)存空間都是按照字節(jié)（byte）劃分的，從理論上講似乎對任何類型的變量的訪問可以從任何地址開始，但實際情況是在訪問特定變量的時候經(jīng)常在特定的內(nèi)存地址訪問，這就需要各類型數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則在空間上排列，而不是順序地一個接一個地排放，這就是對齊。

　　2.?計算機為什么要對齊？

　　各個硬件平臺對存儲空間的處理上有很大的不同。一些平臺對某些特定類型的數(shù)據(jù)只能從某些特定地址開始存取，其他平臺可能沒有這種情況。但是最常見的是，如果不按照適合其平臺的要求對數(shù)據(jù)存放進行對齊，會在存取效率上帶來損失。比如有些平臺每次讀都是從偶地址開始，一個int型（假設(shè)為 32位）如果存放在偶地址開始的地方，那么一個讀周期就可以讀出，而如果存放在奇地址開始的地方，就可能會需要2個讀周期，并對兩次讀出的結(jié)果的高低字節(jié)進行拼湊才能得到該int數(shù)據(jù)，顯然在讀取效率上下降很多。這也是空間和時間的博弈。在網(wǎng)絡(luò)程序中，掌握這個概念可是很重要的：如果在不同平臺之間(比如在Windows 和Linux之間)傳遞2進制流(比如結(jié)構(gòu)體)，那么在這兩個平臺間必須要定義相同的對齊方式，不然莫名其妙地出了一些錯，可是很難排查的。

　　3. 一個對齊的例子

　　通常，我們寫程序的時候，不需要考慮對齊問題，編譯器會替我們選擇適合目標(biāo)平臺的對齊策略。當(dāng)然，我們也可以通知給編譯器傳遞預(yù)編譯指令而改變對指定數(shù)據(jù)的對齊方法，比如寫入預(yù)編譯指令#pragma pack(2)，即告訴編譯器按兩字節(jié)對齊。

　　但是，正因為我們一般不需要關(guān)心這個問題，所以，如果編輯器對數(shù)據(jù)存放做了對齊，而我們不了解的話，常常會對一些問題感到迷惑。最常見的就是struct數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的sizeof結(jié)果，比如以下程序：

#include <stdio.h>void main(){struct A{char a;short b;int c;};printf( "size of struct A = %d \n", sizeof(struct A) );}

　　輸出結(jié)果為：8字節(jié)。

　　如果我們將結(jié)構(gòu)體中的變量聲明位置稍加改動（并不改變變量本身），請再看以下程序：

#include <stdio.h>void main(){struct A{short b;int c;char a;};printf( "size of struct A = %d \n", sizeof(struct A) );}

　　輸出結(jié)果為：12字節(jié)。

　　問題出來了，他們都是同一個結(jié)構(gòu)體，為什么占用的內(nèi)存大小不同呢？為此，我們需要對對齊算法有所了解。

　　4.?對齊算法

　　由于各個平臺和編譯器的不同，現(xiàn)以32位，vc++6.0系統(tǒng)為例，來討論編譯器對struct數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的各成員如何進行對齊的。

　　首先，我們給出四個概念：

　　1）數(shù)據(jù)類型自身的對齊值：就是基本數(shù)據(jù)類型的自身對齊值，比如char類型的自身對齊值為1字節(jié)，int類型的自身對齊值為4字節(jié)。

　　2）指定對齊值：預(yù)編譯命令#pragma pack （value）指定的對齊值value。

　　3）結(jié)構(gòu)體或者類的自身對齊值：其成員中自身對齊值最大的那個值，比如以上的struct A的對齊值為4。

　　4）數(shù)據(jù)成員、結(jié)構(gòu)體和類的有效對齊值：自身對齊值和指定對齊值中較小的那個值。

　　設(shè)結(jié)構(gòu)體如下定義：

struct A{char a;short b;int c; };

　　a是char型數(shù)據(jù)，占用1字節(jié)內(nèi)存；short型數(shù)據(jù)，占用2字節(jié)內(nèi)存；int型數(shù)據(jù)，占用4字節(jié)內(nèi)存。因此，結(jié)構(gòu)體A的自身對齊值為4。于是，a和b要組成4個字節(jié)，以便與c的4個字節(jié)對齊。而a只有1個字節(jié)，a與b之間便空了一個字節(jié)。我們知道，結(jié)構(gòu)體類型數(shù)據(jù)是按順序存儲結(jié)構(gòu)一個接一個向后排列的，于是其存儲方式為：

　　其中空白方格無數(shù)據(jù)，是浪費的內(nèi)存空間，共占用8字節(jié)內(nèi)存。

　　實際上，為了更加明顯地表示“對齊”，我們可以將以上結(jié)構(gòu)想象為以下的行排列：

?

　　對于另一個結(jié)構(gòu)體定義：

struct A{short b;int c;char a;};

　其內(nèi)存存儲方式為：

　　同樣把它想象成行排列：

　　可見，浪費的空間更多。

　　其實，除了結(jié)構(gòu)體之外，整個程序在給每個變量進行內(nèi)存分配時都會遵循對齊機制，也都會產(chǎn)生內(nèi)存空間的浪費。但我們要知道，這種浪費是值得的，因為它換來的是效率的提高。

　　以上分析都是建立在程序默認(rèn)的對齊值基礎(chǔ)之上的，我們可以通過添加預(yù)定義命令#pragma pack(value)來對對齊值進行自定義，比如#pragma pack(1)，對齊值變?yōu)?，此時內(nèi)存緊湊，不會出現(xiàn)內(nèi)存浪費，但效率降低了。效率之所以降低，是因為：如果存在更大字節(jié)數(shù)的變量時（比1大），比如int類型，需要進行多次讀周期才能將一個int數(shù)據(jù)拼湊起來。

　　參考資料：

　　[1]?http://blog.sina.com.cn/s/blog_715de2f50100pgs3.html

　　[2]?http://baike.baidu.com/view/1523557.htm?fr=aladdin

總結(jié)

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