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内存对齐

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内存对齐

一、内存对齐原因

大部分的参考资料都是如是说的：

1、平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬

件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。

2、性能原因：数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问

未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

二、对齐规则

每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编

译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16 来改变这一系数，其中的 n 就是你要指定的“对齐系

数”。

规则：

1、数据成员对齐规则：结构(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，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack 指定的数值和这个数据成员自身

长度中，比较小的那个进行。

2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要

进行对齐，对齐将按照#pragma pack 指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较

小的那个进行。

3、结合 1、2 可推断：当#pragma pack 的 n 值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个 n

值的大小将不产生任何效果。

三、试验

下面我们通过一系列例子的详细说明来证明这个规则

编译器：GCC 3.4.2、VC6.0

平台：Windows XP

典型的 struct 对齐

struct 定义：

#pragma pack(n) /* n = 1, 2, 4, 8, 16 */

struct test_t {

int a;

char b;

short c;

char d;

};

#pragma pack(n)

首先确认在试验平台上的各个类型的 size，经验证两个编译器的输出均为：

#pragma pack(4)

struct test_t {

int a; /* 长度 4 = 4 按 4 对齐；起始 offset=0 0%4=0；存放位置区间[0,3] */

char b; /* 长度 1 < 4 按 1 对齐；起始 offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] */

short c; /* 长度 2 < 4 按 2 对齐；起始 offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] */

char d; /* 长度 1 < 4 按 1 对齐；起始 offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] */

};

#pragma pack()

成员总大小=9

2) 整体对齐

整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 4) = 4

整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12 /* 12%4=0 */

4、8 字节对齐(#pragma pack(8))

输出结果：sizeof(struct test_t) = 12 [两个编译器输出一致]

分析过程：

1) 成员数据对齐

#pragma pack(8)

struct test_t {

int a; /* 长度 4 < 8 按 4 对齐；起始 offset=0 0%4=0；存放位置区间[0,3] */

char b; /* 长度 1 < 8 按 1 对齐；起始 offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] */

short c; /* 长度 2 < 8 按 2 对齐；起始 offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] */

char d; /* 长度 1 < 8 按 1 对齐；起始 offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] */

};

#pragma pack()

成员总大小=9

2) 整体对齐

整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 8) = 4

整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12 /* 12%4=0 */

5、16 字节对齐(#pragma pack(16))

输出结果：sizeof(struct test_t) = 12 [两个编译器输出一致]

分析过程：

1) 成员数据对齐

#pragma pack(16)

struct test_t {

int a; /* 长度 4 < 16 按 4 对齐；起始 offset=0 0%4=0；存放位置区间[0,3] */

char b; /* 长度 1 < 16 按 1 对齐；起始 offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] */

short c; /* 长度 2 < 16 按 2 对齐；起始 offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] */

char d; /* 长度 1 < 16 按 1 对齐；起始 offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] */

};

#pragma pack()

成员总大小=9

2) 整体对齐

整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 16) = 4

整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12 /* 12%4=0 */

NULL 指针，因此((MyStruct*)0)的结果就是一个类型为 MyStruct*的 NULL 指针。如果利用

这个 NULL 指针来访问 MyStruct 的成员当然是非法的，但&(((MyStruct*)0)->MyField)的意

图并非想存取 MyField 字段内容，而仅仅是计算当结构体实例的首址为 ((MyStruct*)0)时

MyField 字段的地址。聪明的编译器根本就不生成访问 MyField 的代码，而仅仅是根据

MyStruct 的内存布局和结构体实例首址在编译期计算这个(常量)地址，这样就完全避免了

通过 NULL 指针访问内存的问题。又因为首址的值为 0，所以这个地址的值就是字段相对

于结构体基址的偏移。

如上做法避免了一定要实例化一个 MyStruct 对象，并且求值是在编译期进行，没有运行

期负担。实际上这种利用编译器掌握的整个程序的信息以在编译期计算某些值的方法与现

在 C++编程中很流行的(静态)元编程技术类似，只不过 C++程序员可以利用模板技术在编

译期完成非常复杂的计算，而缺乏模板支持的 ANSI C 在这方面的能力则要弱许多。

本文来自 CSDN 博客，转载请标明出处： http://blog.csdn.net/zhucz333/archive/

2008/10/07/3028907.aspx

写宏定义：得到一个 field 在结构体（struct

type）中的偏移量[转]

的宏定义， 是结构类型， 是  的成员，求  在  中的

偏移量。



转自：

 !"# $%$$&$'#())*) * +,""$-+-

- '

.'.'

.：把  地址当成 . 类型的指针。

.'：对应域的变量。

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