sizeof和字节对齐

时间: 2024-08-15 11:08:31 浏览: 46

5分钟搞定内存字节对齐

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C语言内存字节对齐详解在C语言中，内存字节对齐是指编译器为了提高程序执行效率和可移植性，而对结构体成员在内存中的存储方式进行的调整。这个调整是基于体系结构的对齐规则，旨在提高程序的执行效率和可移植性。在 C 语言中，sizeof 运算符返回的是结构体成员的总大小，而不是每个成员的大小之和。这个大小是经过内存对齐调整后的结果。那么，为什么需要内存对齐呢？内存对齐是为了提高程序的执行效率和可移植性。在不同的体系结构中，CPU 对不同类型的数据的处理速度是不同的。为了提高程序的执行效率，编译器会根据体系结构的对齐规则对结构体成员在内存中的存储方式进行调整。那么，如何判断内存对齐规则呢？这里有三个原则： 1. 数据成员对齐规则：结构体（struct）或联合（union）的数据成员，第一个数据成员放在 offset 为 0 的地方，以后每个数据成员存储的起始位置要从该成员大小或者成员的子成员大小（只要该成员有子成员，比如说是数组、结构体等）的整数倍开始。 2. 结构体作为成员：如果一个结构体里有某些结构体成员，则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储。 3. 收尾工作：结构体的总大小，也就是 sizeof 的结果，必须是其内部最大成员的整数倍。不足的要补齐。按照这三个原则，我们可以计算出结构体成员的对齐值。例如： typedef struct bb { int id; //[0]....[3] double weight; //[8].....[15] float height; //[16]..[19] //补齐[20]...[23] } BB; typedef struct aa { char name[2]; //[0],[1] int id; //[4]...[7] double score; //[8]....[15] short grade; //[16],[17] BB b; //[24]......[47] } AA; 在这里，我们可以计算出 AA 和 BB 的对齐值。AA 的对齐值是 48，BB 的对齐值是 24。那么，如何取消内存对齐规则呢？可以使用#pragma pack()指令。在代码前加一句#pragma pack(1)，你会发现，sizeof 的结果将会改变。例如： #pragma pack(1) typedef struct bb { int id; //[0]....[3] double weight; //[4].....[7] float height; //[8]..[11] } BB; typedef struct aa { char name[2]; //[0],[1] int id; //[2]...[3] double score; //[4]....[7] short grade; //[8],[9] BB b; //[10]......[15] } AA; 在这里，sizeof(AA) 将会是 32，sizeof(BB) 将会是 16。这是因为#pragma pack(1)指令告诉编译器，所有的对齐都按照 1 的整数倍对齐，也就是说没有对齐规则。需要注意的是，VC、VS 等编译器默认是#pragma pack(8)，所以测试我们的规则会正常；GCC 默认是#pragma pack(4)，并且 GCC 只支持 1、2、4 对齐。套用三原则里计算的对齐值是不能大于#pragma pack 指定的 n 值。

`sizeof` 是 C/C++ 等语言中的一个运算符，用于计算数据类型或变量在内存中所占的字节数。它返回的是一个整数，表示特定数据类型的大小，单位通常是字节。例如，`sizeof(int)` 将返回 `int` 类型在系统上占用的字节数。字节对齐（Alignment）是指为了提高处理器性能而要求的数据存储在内存中的位置必须满足一定的规则。一般来说，每个数据类型都有一个最小的对齐要求，比如 `int` 的基本对齐通常是4字节。如果一个变量的地址不是其类型所需的最小子地址，编译器会添加额外的空闲位（填充字节）来达到正确的对齐。这样做可以保证指令寻址的有效性和操作的效率，比如避免处理器访问跨越缓存行边界的数据导致性能下降。

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