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开发 & 算法杂谈

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C语言：内存字节对齐详解[转载]

编程算法 ide 数据结构

一、什么是对齐，以及为什么要对齐： 1. 现代计算机中内存空间都是按照byte划分的，从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始，但实际情况是在访问特定变量的时候经常在特定的内存地址访问，这就需要各类型数据按照一定的规则在空间上排列，而不是顺序的一个接一个的排放，这就是对齐。 2. 对齐的作用和原因：各个硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取。其他平台可能没有这种情况，但是最常见的是如果不按照适合其平台的要求对数据存放进行对齐，会在存取效率上带来损失。比如有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个int型（假设为 32位）如果存放在偶地址开始的地方，那么一个读周期就可以读出，而如果存放在奇地址开始的地方，就可能会需要2个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到该int数据。显然在读取效率上下降很多。这也是空间和时间的博弈。二、对齐的实现通常，我们写程序的时候，不需要考虑对齐问题。编译器会替我们选择适合目标平台的对齐策略。当然，我们也可以通知给编译器传递预编译指令而改变对指定数据的对齐方法。但是，正因为我们一般不需要关心这个问题，所以因为编辑器对数据存放做了对齐，而我们不了解的话，常常会对一些问题感到迷惑。最常见的就是struct数据结构的sizeof结果，出乎意料。为此，我们需要对对齐算法所了解。对齐的算法：由于各个平台和编译器的不同，现以本人使用的gcc version 3.2.2编译器（32位x86平台）为例子，来讨论编译器对struct数据结构中的各成员如何进行对齐的。设结构体如下定义： struct A { int a; char b; short c; }; 结构体A中包含了4字节长度的int一个，1字节长度的char一个和2字节长度的short型数据一个。所以A用到的空间应该是7字节。但是因为编译器要对数据成员在空间上进行对齐。所以使用sizeof(strcut A)值为8。现在把该结构体调整成员变量的顺序。 struct B { char b; int a; short c; }; 这时候同样是总共7个字节的变量，但是sizeof(struct B)的值却是12。下面我们使用预编译指令#pragma pack (value)来告诉编译器，使用我们指定的对齐值来取代缺省的。 #progma pack (2) /*指定按2字节对齐*/ struct C { char b; int a; short c; }; #progma pack () /*取消指定对齐，恢复缺省对齐*/ sizeof(struct C)值是8。修改对齐值为1： #progma pack (1) /*指定按1字节对齐*/ struct D { char b; int a; short c; }; #progma pack () /*取消指定对齐，恢复缺省对齐*/ sizeof(struct D)值为7。对于char型数据，其自身对齐值为1，对于short型为2，对于int,float,double类型，其自身对齐值为4，单位字节。这里面有四个概念值： 1)数据类型自身的对齐值：就是上面交代的基本数据类型的自身对齐值。 2)指定对齐值：#pragma pack (value)时的指定对齐值value。 3)结构体或者类的自身对齐值：其成员中自身对齐值最大的那个值。 4)数据成员、结构体和类的有效对齐值：自身对齐值和指定对齐值中较小的那个值。有了这些值，我们就可以很方便的来讨论具体数据结构的成员和其自身的对齐方式。有效对齐值N是最终用来决定数据存放地址方式的值，最重要。有效对齐N，就是表示“对齐在N上”，也就是说该数据的"存放起始地址%N=0".而数据结构中的数据变量都是按定义的先后顺序来排放的。第一个数据变量的起始地址就是数据结构的起始地址。结构体的成员变量要对齐排放，结构体本身也要根据自身的有效对齐值圆整(就是结构体成员变量占用总长度需要是对结构体有效对齐值的整数倍，结合下面例子理解)。这样就不难理解上面的几个例子的值了。例子分析：分析例子B； struct B { char b; int a; short c; }; 假设B从地址空间0x0000开始排放。该例子中没有定义指定对齐值，在笔者环境下，该值默认为4。第一个成员变量b的自身对齐值是1，比指定或者默认指定对齐值4小，所以其有效对齐值为1，所以其存放地址0x0000符合0x0000%1=0.第二个成员变量a，其自身对齐值为4，所以有效对齐值也为 4，所以只能存放在起始地址为0x0004到0x0007这四个连续的字节空

2019-05-26

2.7K0

MultiRace-Efficient on-the-fly data race detection

最近在研究数据竞争检测方法，之前的工作是参考了Eraser这个工具1997年提出的基于Lockset方法的动态数据检测，

2018-08-02

4940

凸包问题之蛮力解法

人工智能编程算法

1 　点集Q的凸包（convex hull）是指一个最小凸多边形，满足Q中的点或者在多边形边上或者在其内。下图中由红色线段表示的多边形就是点集Q={p0,p1,...p12}的凸包。

2018-08-02

1.2K0

金色十月线上编程比赛第二题：解密

黑客编程算法 ios 人工智能

题目详情小强是一名学生，同时他也是一个黑客。考试结束后不久，他惊讶的发现自己的高等数学科目居然挂了，于是他果断入侵了学校教务部网站。在入侵的过程中，他发现了与成绩相关的内容是一个加密文件，这个文件由 n 个数构成，经过分析，这个加密文件的密钥为这 n 个数中二进制位数 1 最少的数。但由于数比较多，小强希望你能帮他得到密钥，好在成绩公布之前将成绩改过来。输入描述：输入由多组数据构成，每组数据第一行为一个数 n(1<=n<=10^5)，表示数的数量，第二行 n 个整数表示文件中的每个数(1<=每个数<=10^9)。以文件结尾。输出描述：

2018-08-02

3110

前序遍历中序遍历求后序遍历-数组篇

二叉树编程算法人工智能

如果已知前序遍历和中序遍历，那么肯定能够求出后序遍历。正常的思路就是，根据前序遍历和中序遍历，我们把二叉树的结构给描述出来，然后再使用后序遍历。

2018-08-02

2.3K0

统计学习方法-提升方法

机器学习编程算法

最近再看统计学习方法这本书第八章-提升方法，把书上以及网上的一些知识点归纳了一下，分享给和我一样在机器学习入门道路上的小伙伴~

2018-06-12

6683

并行化的动态数据竞争验证和检测方法

数据结构缓存编程算法

之前系列提到的动态数据竞争验证和检测方法是结合了验证和检测两部分。这篇文章主要介绍一下并行化的动态数据竞争验证和检测方法。

2018-06-12

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构建动态数据竞争检测平台

编程算法 api

之前的文章分别介绍了基于Lockset算法、基于happens-before关系以及基于两者混合的方法。对于这些方法，已有的一些论文中提到的有关实验对比可能都比较片面或是不太客观，因此实现这些方法做一个比较全面的实验对比分析是很有必要的，不仅可以对这些已有的方法有一个更深入的理解，同时也能够发现他们存在的一些共性问题，方便后续的研究。

2018-06-12

7220

基于Happens-before的数据竞争方法汇总（二）

编程算法 wordpress

Happens-before方法中最基础的方法Djit+，Djit+使用向量时钟VC进行数据竞争分析。下面这篇文章介绍的是FastTrack算法，在Djit+基础上进行的改进，将Djit+的时间复杂度从O(n)降到接近于O(1)。首次看的同学还是建议先看我之前写的有关介绍Djit+的相关基础内容。

2018-06-12

6180

动态数据竞争验证方法（一）

动态数据竞争检测算法可以在不知道程序中是否存在数据竞争前提下执行，而动态数据竞争验证方法则是在知道程序中可能存在的数据竞争前提下，对这部分可疑的数据竞争进行验证，看这些数据竞争是否真的发生，同时也可以验证这些数据竞争是否对程序造成有害的影响。

2018-06-12

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基于Lockset和Happens-before的数据竞争方法汇总

之前的文章介绍都是单独使用lockset或是单独使用happens-before关系进行动态数据竞争检测的方法。单纯使用lockset算法，由于不考虑其他的一些同步原语，会导致很多的误报，但是该方法对线程交错不太敏感。单纯使用happens-before关系，该方法对线程交错比较敏感，因此会导致出现很多漏报。因此结合lockset算法和happens-before关系的混合(hybrid)算法由此而生。

2018-06-05

8760

基于Lockset的数据竞争检测方法汇总（四）

今天讲的这篇文论中提到的Lockset方法同样也是和Happens-Before结合来进行动态数据竞争检测，这篇论文中使用的Happens-Before方法不是上一篇文章中提出的Djit+方法，而是使用Threadset方法，同时这篇论文提出的自适应检测方法能够在Threadset和Lockset自由切换，并且在检测共享对象的粒度上也是自适应的（这里的话不会提如何自适应的，将会在以后的文章中提到）。

2018-06-05

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基于Lockset的数据竞争检测方法汇总（三）

上一篇文章中我们看到了有关共享对象状态变迁在Eraser基础上进行的改进，但是改进的不是特别明显，下面这篇论文不是单纯的用Lockset作为数据竞争检测方法，而是采用的Djit+以及改进的Lockset方法结合来进行动态数据竞争检测。

2018-06-05

3770

基于Lockset的数据竞争检测方法汇总（一）

对于搞数据竞争检测方向的人来说，Lockset方法大家肯定不陌生，作为一个刚入门数据竞争检测方向的我来说，就和大家总结一下我近期有关Lockset方法的一些研究和心得。

2018-06-05

1.3K3

GDB多线程多进程调试

编程算法 https http 网络安全 html

主要包括gdb分配的线程id号（例如1，2，3），操作系统分配的线程id（例如20568），线程的名字以及线程相关的调用栈信息。

2018-06-05

12.2K3

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