數據對齊

許多計算機系統對數據類型的合法地址做了一些限制，要求某種數據類型對象的地址必須是某個值K（2,4,8）的倍數，這種堆積限制簡化形成了處理器和存儲器系統之間接口的硬件設計，總之就是為了方便高效的讀取數據，于是就有了數據對齊。

struct S1

{

   char k;

   double i;

   char c; 

};

Sizeof(S1)的值為24，而不是10，其原因就是數據對齊，如果是連續的存每個字段的值，那么double類型的i就可能分配在兩個8字節的存儲器塊中，那么可能就要執行兩次存儲器訪問，而現在的內存分配至這樣的，k,i,c都占用8個字節，這樣訪問1次存儲器就能得到double類型的i的值。k后面會有7個字節被浪費掉，也就是說i的偏移量是8，同樣的c后面有7個字節被浪費掉，盡管它后面沒有任何字段。這樣顯然太浪費內存了。如果我們將i和c的位置交換一下得到如下struct S2：

struct S2

{

   char k;

   char c;  

   double i;

};

現在Sizeof(S2)的值為16，而不是10也不是24。為了方便取出struct中最長的字段，即方便一次性讀出，這個最長的字段前面和后面的字段所占的長度都必須是它的倍數，在這里就是double的長度8的倍數。而k所占的長度加c所占的長度為2，小于8，所以k和c的內存是連續的，c后面接著的是6個空白字節然后就是i所占的8個字節。我想你會有這樣的疑問：為什么不直接把S1編譯成S2？我只能說我也不知道，但有一個類似的情況就是：在類的初始化列表中，先定義的字段先初始化。那么在這里先定義的先分配內存， 還有就是struct根本沒有產生多與的東西，來區分每個字段，要是編譯器把他們的內存結果重組了，它又怎么知道自己讀的是哪個字段呢。以上幾句只是阿漢的個人理解，沒有任何證明。

有了上面的解釋說明，在看一些簡單的struct所需的內存就容易了。

struct S3

{

   char k;

   int c;

   double i;

};

Sizeof(S3):16,k與c連續，c后面3個字節空白，緊接著i占8個字節，共16個字節。

struct S4

{

   S3 a;

   int i[5];

};

那么sizeof(S4)的值為多少呢？40，a占16個字節，i占24個字節。a占16個字節我們是知道的，為什么int i[5]占24個字節，而不是20個字節呢，還是因為數據對齊，因為S3中的double i占8個字節，那么i占用的字節長度就一定是8的倍數，所以int i[5]占24個字節，而不是20個字節，如果S4中i的定義是int i[4],則i占16個字節，大家都沒話說，沒有疑問。

同樣的S4中的所有元素都是連續（會出現因為數據的長度不同而出現間隙空白），S4中的元素也會遵守數據對齊原則，其實我們可以把S4看成如下的樣子：

struct S4

{

   char k;

   int c;

   double i;

int i[5];

};

這樣就好理解多了。

如果S3和S4的樣子如下

struct S3

{

   char k;

   int c;

   int i;

};

 

struct S4

{

   S3 a[2];

   double i[5];

};

sizeof(S4)等于多少呢？

作者：陳太漢

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