C/C++中内存对齐的问题的讲解

内存对齐规则

在C/C++中的结构体或类，存在内存对齐问题。内存对齐是为了方便计算机进行寻址，优化寻址速度的一个措施，其代价是消耗不必要的内存空间。

内存对齐遵循以下规则：

• 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
• 其他成员变量都放在对齐数（成员的大小和默认对齐数的较小值）的整数倍的偏移地址处。

-   对齐数=编译器默认的一个对齐数与该成员大小的较小值。（不同的编译器其默认对齐数不同，64位系统中VS默认的对齐数是8，在Linux中没有默认的对齐数）
-   可以在程序开端声明`#pragma pack(数字)`来设置默认对齐值

• 结构体总大小为最大对齐数(每个成员变量都有一个对齐数 )的整数倍。
• 如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处,结构体的整体大小就是所有最大对齐数(含嵌套结构体的对齐数)的整数倍。--->最大对齐数肯定不超过默认对齐数

示例：VS运行（默认对齐数为8）

typedef struct test2
 {
     int a;//4-->8，占0，1，2，3地址处，后续补4，5，6，7
     double c;//8，但由于其只能放在与首地址偏移量为8的地址上，因此4，5，6，7作为填补空缺，它从8存储
 };

 typedef struct testMemory
 {
     int a;//4-->8
     long b;//8
     char c;//1
     struct test2 l;//16
 };

cout  <<sizeof(test2) << " " << sizeof(testMemory) << endl;

上面这段代码中定义了两个结构体test2和testMemory，并使用sizeof关键字计算它们的大小。

首先，test2结构体包含一个int类型成员变量和一个double类型成员变量。根据数据类型在内存中的对齐规则，int类型占用4个字节，在内存中占用0，1，2，3地址处，而double类型占用8个字节，需要放在地址偏移量为8的位置上。因此，test2的大小为16个字节。

接下来，testMemory结构体包含四个成员变量：一个int类型、一个long类型、一个char类型和一个test2类型的结构体。其中，int类型和long类型各占4个字节，char类型占1个字节，而test2类型的大小为16个字节，所以testMemory的大小为4 + 8 + 1 + 16 = 29个字节。

最后，程序通过cout语句输出test2和testMemory的大小。

输出:

16 40

图片.png

class类

在C++中，class与struct是相同的，除了：

• 两者中如果不对成员不指定公私有，struct默认是公有的，class则默认是私有的
• class默认是private继承， 而struct默认是public继承

因此，对于struct的对齐规则同样是class的对齐规则，在c++中，还必须注意在存在虚函数时类有一个虚表指针的情况：(在64位中指针大小为8字节，32为4字节)

 class my {
 private:
     int a;
     double b;
     char c;
     virtual int m() { return 0; }
	 virtual int s(){return 0;}
 };
//sizeof(my)为32:8+8+8+8

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