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C++學習:結構體記憶體對齊規則

記憶體對齊舉例:
以下兩個結構體:

#include<iostream>
using namespace std;
struct A{
    char a;
    int b;
    short c;
};

struct B{
    short c;
    char a;
    int b;
};
int main(){
    cout<<sizeof(A)<<endl;
    cout<<sizeof(B)<<endl;
    return 0;
}

上面兩個結構體A和B成員變數型別相同,但是佔用的記憶體空間大小(單位:位元組)卻不一樣
這裡寫圖片描述


同樣儲存三個int(4)、char(1)、short(2)資料,不同定義方式,造成了結構體佔用記憶體也不一樣。這是因為記憶體對齊的需要。
記憶體對齊規則:

  • 對於結構體的各個成員,第一個成員的偏移量是0,排列在後面的成員其當前偏移量必須是當前成員型別的整數倍
  • 結構體內所有資料成員各自記憶體對齊後,結構體本身還要進行一次記憶體對齊,保證整個結構體佔用記憶體大小是結構體內最大資料成員的最小整數倍
  • 如程式中有#pragma pack(n)預編譯指令,則所有成員對齊以n位元組為準(即偏移量是n的整數倍),不再考慮當前型別以及最大結構體內型別

以上面結構體A為例,第一個成員a是char型別,佔用1個位元組空間,偏移量為0,第二個成員b是int型別,佔用4個位元組空間,按照規則1,b的偏移量必須是int型別的整數倍,所以編譯器會在a變數後面插入3位元組緩衝區,保證此時b的偏移量(4位元組)是b型別的整數倍(當前恰好是1倍),第3個成員c為short型別,此時c的偏移量正好是4+4=8個位元組,已經是short型別的整數倍,故b與c之間不用填充緩衝位元組。但這時,結構體A的大小為8+2=10個位元組,按照規則2,結構體A大小必須是其最大成員型別int的整數倍,所以在10個位元組的基礎上再填充2個位元組,保證最後結構體大小為12,以符合規則2.

其實CPU是按字讀取記憶體。所以記憶體對齊的話,不會出現某個型別的資料讀一半的情況,需要再二次讀取記憶體。可以提升訪問效率。

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