结构体对齐
2015-07-16 21:35
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转自http://www.cnblogs.com/zhaoyl/archive/2012/04/21/2461077.html
http://blog.csdn.net/jamesf1982/article/details/4375719
1 – 结构体数据成员对齐的意义
许多实际的计算机系统对基本类型数据在内存中存放的位置有限制,它们会要求这些数据的起始地址的值是某个数k的倍数,这就是所谓的内存对齐,而这个k则被称为该数据类型的对齐模数(alignment modulus)。这种强制的要求一来简化了处理器与内存之间传输系统的设计,二来可以提升读取数据的速度。
比如这么一种处理器,它每次读写内存的时候都从某个8倍数的地址开始,一次读出或写入8个字节的数据,假如软件能保证double类型的数据都从8倍数地址开始,那么读或写一个double类型数据就只需要一次内存操作。否则,我们就可能需要两次内存操作才能完成这个动作,因为数据或许恰好横跨在两个符合对齐要求的8字节内存块上。
2 – 结构体对齐包括两个方面的含义
1)结构体总长度;
2)结构体内各数据成员的内存对齐,即该数据成员相对结构体的起始位置;
3 – **结构体大小的计算方法和步骤
1)将结构体内所有数据成员的长度值相加,记为sum_a;
2)将各数据成员为了内存对齐,按各自对齐模数而填充的字节数累加到和sum_a上,记为sum_b。对齐模数是#pragma pack指定的数值以及该数据成员自身长度中数值较小者。该数据相对起始位置应该是对齐模式的整数倍;
3)将和sum_b向结构体模数对齐,该模数是【#pragma pack指定的数值】、【未指定#pragma pack时,系统默认的对齐模数(32位系统为4字节,64位为8字节)】和【结构体内部最大的基本数据类型成员】长度中数值较小者。结构体的长度应该是该模数的整数倍。**
4 – 结构体大小计算举例
在计算之前,我们首先需要明确的是各个数据成员的对齐模数,对齐模数和数据成员本身的长度以及pragma pack编译参数有关,其值是二者中最小数。如果程序没有明确指出,就需要知道编译器默认的对齐模数值。下表是Windows XP/DEV-C++和Linux/GCC中基本数据类型的长度和默认对齐模数。
char short int long float double long long long double
Win-32 长度 1 2 4 4 4 8 8 8
模数 1 2 4 4 4 8 8 8
Linux-32 长度 1 2 4 4 4 8 8 12
模数 1 2 4 4 4 4 4 4
Linux-64 长度 1 2 4 8 4 8 8 16
模数 1 2 4 8 4 8 8 16
对齐的原则是min(sizeof(word ),4)=2,因此是2字节对齐,而不是我们认为的4字节对齐。
这里有三点很重要:
1.每个成员分别按自己的方式对齐,并能最小化长度
2.复杂类型(如结构)的默认对齐方式是它最长的成员的对齐方式,这样在成员是复杂类型时,可以最小化长度
3.对齐后的长度必须是成员中最大的对齐参数的整数倍,这样在处理数组时可以保证每一项都边界对齐
补充一下,对于数组,比如:
char a[3];这种,它的对齐方式和分别写3个char是一样的.也就是说它还是按1个字节对齐.
如果写: typedef char Array3[3];
Array3这种类型的对齐方式还是按1个字节对齐,而不是按它的长度.
不论类型是什么,对齐的边界一定是1,2,4,8,16,32,64….中的一个.
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1 – 结构体数据成员对齐的意义
许多实际的计算机系统对基本类型数据在内存中存放的位置有限制,它们会要求这些数据的起始地址的值是某个数k的倍数,这就是所谓的内存对齐,而这个k则被称为该数据类型的对齐模数(alignment modulus)。这种强制的要求一来简化了处理器与内存之间传输系统的设计,二来可以提升读取数据的速度。
比如这么一种处理器,它每次读写内存的时候都从某个8倍数的地址开始,一次读出或写入8个字节的数据,假如软件能保证double类型的数据都从8倍数地址开始,那么读或写一个double类型数据就只需要一次内存操作。否则,我们就可能需要两次内存操作才能完成这个动作,因为数据或许恰好横跨在两个符合对齐要求的8字节内存块上。
2 – 结构体对齐包括两个方面的含义
1)结构体总长度;
2)结构体内各数据成员的内存对齐,即该数据成员相对结构体的起始位置;
3 – **结构体大小的计算方法和步骤
1)将结构体内所有数据成员的长度值相加,记为sum_a;
2)将各数据成员为了内存对齐,按各自对齐模数而填充的字节数累加到和sum_a上,记为sum_b。对齐模数是#pragma pack指定的数值以及该数据成员自身长度中数值较小者。该数据相对起始位置应该是对齐模式的整数倍;
3)将和sum_b向结构体模数对齐,该模数是【#pragma pack指定的数值】、【未指定#pragma pack时,系统默认的对齐模数(32位系统为4字节,64位为8字节)】和【结构体内部最大的基本数据类型成员】长度中数值较小者。结构体的长度应该是该模数的整数倍。**
4 – 结构体大小计算举例
在计算之前,我们首先需要明确的是各个数据成员的对齐模数,对齐模数和数据成员本身的长度以及pragma pack编译参数有关,其值是二者中最小数。如果程序没有明确指出,就需要知道编译器默认的对齐模数值。下表是Windows XP/DEV-C++和Linux/GCC中基本数据类型的长度和默认对齐模数。
char short int long float double long long long double
Win-32 长度 1 2 4 4 4 8 8 8
模数 1 2 4 4 4 8 8 8
Linux-32 长度 1 2 4 4 4 8 8 12
模数 1 2 4 4 4 4 4 4
Linux-64 长度 1 2 4 8 4 8 8 16
模数 1 2 4 8 4 8 8 16
对齐的原则是min(sizeof(word ),4)=2,因此是2字节对齐,而不是我们认为的4字节对齐。
这里有三点很重要:
1.每个成员分别按自己的方式对齐,并能最小化长度
2.复杂类型(如结构)的默认对齐方式是它最长的成员的对齐方式,这样在成员是复杂类型时,可以最小化长度
3.对齐后的长度必须是成员中最大的对齐参数的整数倍,这样在处理数组时可以保证每一项都边界对齐
补充一下,对于数组,比如:
char a[3];这种,它的对齐方式和分别写3个char是一样的.也就是说它还是按1个字节对齐.
如果写: typedef char Array3[3];
Array3这种类型的对齐方式还是按1个字节对齐,而不是按它的长度.
不论类型是什么,对齐的边界一定是1,2,4,8,16,32,64….中的一个.
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