C++ 内存对齐
注：本文代碼測試環(huán)境為win7 X64 cpu, 編譯器為gcc4.7.1 和 vs2010
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內(nèi)存對齊是編譯器為了便于CPU快速訪問而采用的一項技術(shù)
我們先從一個例子開始，對下面的類(或者結(jié)構(gòu)體)
class node
{
char c;
int i;
short s;
}no;
sizeof(no)的值是多少呢，如果你的回答是7(1+4+2)，那么你應(yīng)該認真閱讀下面的內(nèi)容。可以在編譯器上試試，輸出的結(jié)果是12，這就是內(nèi)存對齊的結(jié)果。
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為什么要進行內(nèi)存對齊呢？
編譯器一般按照幾個字節(jié)對齊呢？本文中兩個編譯器默認按照類中最大類型長度來對齊，我么也可以使用語句#pragma pack(i)(i = 1,2,4,8,16)來設(shè)置對齊字節(jié)數(shù)目，vs還可以在項目屬性-配置屬性-c/c++-代碼生成-結(jié)構(gòu)成員對齊設(shè)置。
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對齊規(guī)則如下：
我們通過以下幾個實例來分析
實例1：（沒有指定對齊字節(jié)，則n = 最大成員（int i）的大小4）
class node
{
char c;?? //放在位置0，位置區(qū)間[0]
int i;????? //4 = n, 那么放置起始位置應(yīng)該是4的倍數(shù)，即4，位置區(qū)間為[4~7]
short s; //2 < n，那么放置起始位置應(yīng)該是2的倍數(shù)，即8，位置區(qū)間為[8~9]
}
此時成員共占用[0~9]10個字節(jié)，還要整體對齊，大小應(yīng)該是4的倍數(shù)，即12
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實例2：（假設(shè)指定對齊字節(jié)為8，那么n = min(8,4) = 4）
class node
{
int i; //放在位置0，位置區(qū)間[0~3]
char c; //1 < n, 那么放置起始位置應(yīng)該是1的倍數(shù)，即4，位置區(qū)間為[4]
short s; //2 < n，那么放置起始位置應(yīng)該是2的倍數(shù)，即6，位置區(qū)間為[6~7]
}
成員共占據(jù)[0~7]8個字節(jié)，剛好是4的倍數(shù)，因此大小是8
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實例3：（假設(shè)指定對齊字節(jié)是2，則n = min(2,4) = 2）
class node
{
char c; //放在位置0，位置區(qū)間[0]
int i; //4 > n, 那么放置起始位置應(yīng)該是2的倍數(shù)，即2，位置區(qū)間為[2~5]
short s; //2 = n，那么放置起始位置應(yīng)該是2的倍數(shù)，即6，位置區(qū)間為[6~7]
}
此時成員共占用[0~7]8個字節(jié)，剛好是4的倍數(shù)，因此大小是8
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實例4：（按照默認設(shè)置）
class temp?
{?
??? char c;?
??? int i;?
??? short s1;?
};
由實例1可知，默認對齊情況下，temp的大小是12，temp的對齊字節(jié)數(shù)是：三個成員取最大的，即為4；
對于node，n = 其三個成員對齊字節(jié)數(shù)取最大，即等于t的對齊字節(jié)數(shù)，也就是 4。
class node
{
char c; //放在位置0，位置區(qū)間[0]
temp t; //4（temp的對齊字節(jié)數(shù)） = n, 那么放置起始位置應(yīng)該是4的倍數(shù)，即4，位置區(qū)間為[4~15]
short s; //2 < n，那么放置起始位置應(yīng)該是2的倍數(shù)，即16，位置區(qū)間為[16~17]
}
此時成員共占用[0~17]18個字節(jié)，還要整體對齊，大小應(yīng)該是4的倍數(shù)，因此大小是20
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實例5：（默然設(shè)置）
對于node，n = 其三個成員對齊字節(jié)數(shù)取最大，即等于d的對齊字節(jié)數(shù)，也就是 8。
class node
{
temp t; //放在位置0，位置區(qū)間[0~11]
double d; //8（temp的對齊字節(jié)數(shù)） = n, 那么放置起始位置應(yīng)該是8的倍數(shù)，即16，位置區(qū)間為[16~23]
short s; //2 < n，那么放置起始位置應(yīng)該是2的倍數(shù)，即24，位置區(qū)間為[24~25]
}
此時成員共占用[0~25]26個字節(jié)，還要整體對齊，大小應(yīng)該是8的倍數(shù)，因此大小是32.
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類繼承時的內(nèi)存對齊
考慮如下類
class A
{
int i;
char c1;
}
class B:public A
{
char c2;
}
class C:public B
{
char c3;
}
sizeof(C)結(jié)果是多少呢，gcc和vs給出了不同的結(jié)果，分別是8、16
gcc中：C相當(dāng)于把所有成員i、c1、c2、c3當(dāng)作是在一個class內(nèi)部，(先繼承后對齊)
vs中：對于A，對齊后其大小是8；對于B，c2加上對齊后的A的大小是9，對齊后就是12；對于C，c3加上對齊后的B大小是13，再對齊就是16 (先對齊后繼承)
關(guān)于c++對象繼承后的內(nèi)存布局，更詳細的分析可以《深度探索參考c++對象模型》第三章
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參考資料：
zhyjunfov的ChinaUnix博客：gcc的內(nèi)存對齊
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