关于内存对齐

转自：http://blog.csdn.net/hikaliv/archive/2009/06/03/4239352.aspx

以下实验平台为 VC9。

这里先引出几条VC下结构体对齐的原则：

1) 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；
2) 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量（offset）都是成员自身大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节（internal adding）；
3) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍，如有需要，编译器会在最末一个成员之后加上填充字节（trailing padding）。

第一条与第三条针对结构体视为一个整体对像来说的，第二条是针对结构体成员来说的。

至于为何第一条与第三条都要去考虑“最长类型”，是因为如果声明为结构体的数组的话，那么对于该数组的每一个元素的成员的访问都必须“对齐”，这也就是为何必须要考虑“最长类型对齐”的原因。

这里还有一个问题，

#pragma pack(push)

#pragma pack(n)

.....

#pragma pack(pop)

这些可以改变对齐状态，同样，在编译命令行里面设置 /Zpn 也可以改变对齐的状态。

如果这里的 n 与结构体内的“最长类型”不一致怎么办？

取最小的对齐，若n较小，则“最长类型”失效，以n为准。

所以，上三条原则听是针对默认的情况来说的，default情况下n为多少呢？肯定大于sizeof(double)。

还有一个问题，如果结构体内部有数组，怎么算？比如说 short fuck[5]; 数组将被视为连续存在的基本类型，而不被当成一个整体，比如说 fuck 将被视为 5 个 short ，而不是一个 short[5]。

记得微软有本书上说，“聪明”的VC会调整成员的顺序，使其整个结构体的大小最小，比如说：

struct fuck
{
char cf;
int if;
short sf;
};

大小将是 12 ，但若将 cf 调至最末一个成员，则大小将缩为 8。

但我今天拿 VC9 试了一把，好像满不是那么一回事儿！看来还真是“百见不如一闻”啊……

所以说，程序员在自己写STRUCT的时候，一定要注意成员的顺序问题。

下面我查了GCC的原则：

在GCC中，对齐模数的准则是：对齐模数最大只能是 4，也就是说，即使结构体中有double类型，对齐模数还是4，所以对齐模数只能是1，2，4。而且在上述的三条中，第2条里，offset必须是成员大小的整数倍，如果这个成员大小小于等于4则按照上述准则进行，但是如果大于4了，则结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量（offset）只能按照是4的整数倍来进行判断是否添加填充。

我对GCC不了解，还请对此了解的行家指正。

还有，C++还有一个类继承的问题，就是父子类的内存对齐怎么办呢？

http://blog.csdn.net/pathuang68/archive/2009/04/24/4106016.aspx

玄机逸士前辈的这篇博文里有说明。直接看结论就好了。

前辈有两个结论，

其一，C++语言保证“出现在derived class中的base class suboject有其完整性”；

其二，derived class的对齐数 = min(指定的全局对齐数，max(base class的对齐数，derived class的对齐数))

第一个结论没有问题。

第二个结论，需要修正一下，考虑如下情况：

#define NA 2
#define NB 1
#pragma pack(push)
#pragma pack(NA)
class A
{
public:
int i;
char c;
};
#pragma pack(push)
#pragma pack(NB)
class B : public A
{
public:
int i;
char c;
};
#pragma pack(pop)
#pragma pack(pop)
void main()
{
printf ( "%d/n", sizeof(A));
printf ( "%d/n", sizeof(B));
system("pause");
}

输出是 6 和 11，若把NA和NB互换，则输出为 5 和 12。

这里面 6 和 5 是没问题的，关系在于派生类 B 的对齐怎么回事儿。

有人说 12 好理解，因为是 NB = 2 的整数倍，但问题在这儿，其实 B 在满足结论一的情况下的有效长度正是 6 + 5 = 11，它补了一位。

我的理解是，前辈的结论二可能是想证明父子类的对齐方式是相关的，而事实上，该例证明了，二者不相关，各按各的对齐方式来。

所以我将前辈的结论二拆成两个式子：

1.派生类的对齐数 = Sum (所有父类的对齐数) + 自身的对齐数;

2.类的对齐数 = Min (指定对齐数, 类成员最长字节数);

讨论完毕。

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