对C++中的内存对齐理解

内存对齐是指计算机中数据在内存中的存放位置受到限制,必须是特定倍数的地址。这一机制是为了配合处理器的内存存取粒度,提高读取效率。C++中的结构体大小会因为内存对齐而增加,例如一个5字节的结构体实际可能占8字节,因为对齐规则要求。可以通过#pragma pack预编译指令调整对齐系数。指针的大小在32位和64位系统中不同,也会影响内存对齐的效果。

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什么是内存对齐:

内存对齐:计算机对于基本数据类型在内存中的存放位置有限制,数据的首地址是K(通常为4或8)的倍数

//32位系统
#include <iostream>
//32位系统
struct {
    int x;
    char y;
};

int main()
{
    std::cout <<"S:" <<sizeof(S) << "\n";//// 输出8
    return 0;
}

按照理论,int 4字节,char 1字节,结构体s应该是5字节,但是实际上是8字节,就是因为内存对齐。

为什么需要内存对齐:

内存虽然是1字节为单位,但是处理器不是按照字节块来存取内存,一般是2的幂次字节作为单位来存取内存,这个单位称为内存存取粒度。
如果没有内存对齐机制,数据可以任意存放。
假设一个int数据从地址1开始存放,处理器在读取该数据的时候,需要从0读取到3,4读取到7,再剔除不需要的字节数据(0,5,6,7),留下的数据合并放入寄存器。
可以看出来这个过程就很繁琐。
在这里插入图片描述
有内存对齐,int数据类型只能按照对齐规则存在内存中,比如说从0地址开始存放,处理器在读取数据的时候就可以一次性读出数据,不需要额外操作,提高效率。

在这里插入图片描述

内存对齐的规则

每个特定的平台都有默认的对齐系数(对齐模数)。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
有效对齐值:对齐系数 和 结构体中的最长数据类型长度 ,两者之间较小的作为有效对齐值,也称为对齐单位.
结构体(类也一样)的总大小为 有效对齐值 的整数倍,如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节。
实操:


#include <iostream>
//32位系统
struct S1
{
	int i;
	char c1;
	char c2;
};

struct S2{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};

struct S3{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};
class C1
{
public:
	C1();
	virtual ~C1();
	int x;
private:

};

C1::~C1()
{
}
int main()
{
    std::cout <<"S1:" <<sizeof(S1) << "\n";//// 输出8
	std::cout << "S2:" << sizeof(S2) << "\n";//// 输出12
	std::cout << "S3:" << sizeof(S3) << "\n";//// 输出8
 
 std::cout << "C1:" << sizeof(C1) << "\n";//输出8
}


补充一点关于指针,指针在32位系统是4字节,在64位系统是8字节,根据系统的寻址能力不同的

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