内存对齐（C++）

LonelyEnderman

发布于 2022-10-27 14:00:31

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发布于 2022-10-27 14:00:31

文章被收录于专栏：小小黑的游戏开发之路小小黑的游戏开发之路

内存对齐的概念

引入代码

众所周知，C++的空类占用1个字节的内存空间，非空类占用的空间与类内的成员有关。但类中成员所占内存并不是连续的，拿以下代码举例：

#include<iostream>
using namespace std;
class test1
{
    char c1;
    int a;
    char c2;
}t1;

class test2
{
    char c1;
    char c2;
    int a;
}t2;

class test3
{
    int a;  
    char c1;
    char c2;
}t3;

int main()
{
    cout<<"size of t1="<<sizeof(t1)<<endl;
    cout<<"size of t2="<<sizeof(t2)<<endl;
    cout<<"size of t3="<<sizeof(t3)<<endl;
    system("pause");
 }

在32位系统中，int类型占用4字节，char类型占用1字节，并且3个test类成员除顺序外完全一样，理论上输出结果均为6。但实际t1，t2，t3的输出为12 8 8，不仅大小与理论不符，t1所占空间还要大于后两者。这是因为成员变量的存储并不是连续的，而是根据一定的块大小存储（一般默认为4），这就是所谓的内存对齐。

内存对齐的规则

对齐系数与有效对齐值

首先明确两个概念

对齐系数：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）。linux中默认为4，vs中默认为8，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：是给定值#pragma pack(n)和类中最长数据类型长度中较小的那个，也叫对齐单位。比如vs中默认对齐系数为8，但该类中最长数据类型int为4，则有效对齐值为4。

为方便理解引入以下代码：

#include<iostream>
using namespace std;
class test1
{
    char c1;
    char c3;
    char c2;
}t1;

int main()
{
    cout<<"size of t1="<<sizeof(t1)<<endl;
    system("pause");
 }

虽然默认对齐系数为4，但该类中最长数据类型char为1，所以有效对齐值为1，结果输出为3

内存对齐的具体规则为

第一个成员变量放在offset为0的地方，以后每个成员变量的对齐按照有效对齐值进行。
在成员变量完成各自对齐之后，类(结构或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照有效对齐值进行。
类的总大小为最大对其数（每一个成员变量都有一个对其数）的整数倍。
如果存在类嵌套，则将嵌套类展开后对每一个成员变量对齐。

值得注意的是，n的缺省数值是按照编译器自身设置，gcc默认为4，合法的数值分别是1、2、4、8、16。（即编译器只会按照1、2、4、8、16的方式分割内存，其他值无效）

图示

test的内存分配如下

如果把使用#pragma pack(n)把默认的对齐系数改为1，代码如下

#include<iostream>
using namespace std;
#pragma pack(1)//设定为 1 字节对齐
class test1
{
    char c1;
    int a;
    char c2;
}t1;

class test2
{
    char c1;
    char c2;
    int a;
}t2;

class test3
{
    int a;  
    char c1;
    char c2;
}t3;

int main()
{
    cout<<"size of t1="<<sizeof(t1)<<endl;
    cout<<"size of t2="<<sizeof(t2)<<endl;
    cout<<"size of t3="<<sizeof(t3)<<endl;
    system("pause");
 }

则此时t1，t2，t3输出结果均为6

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原始发表：2022-3-18 2，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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