今天又遇到一個(gè)惡搞問(wèn)題，內(nèi)存對(duì)齊

為什么會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存對(duì)齊？

效率問(wèn)題，對(duì)于結(jié)構(gòu)體，訪問(wèn)未對(duì)齊的內(nèi)存，處理器需要作兩次內(nèi)存訪問(wèn)；而對(duì)齊的內(nèi)存訪問(wèn)僅需要一次訪問(wèn)。

為什么要考慮內(nèi)存對(duì)齊？

跨平臺(tái)，跨語(yǔ)言，跨編譯器的時(shí)候因?yàn)閮?nèi)存對(duì)齊的原因可能造成設(shè)置的數(shù)據(jù)和獲取的數(shù)據(jù)不同。

舉幾個(gè)簡(jiǎn)單的例子，假如您在32位操作系統(tǒng)下將上面的結(jié)構(gòu)體直接以取地址的方式把該結(jié)構(gòu)體寫(xiě)入到一個(gè)文件中，再在64位操作系統(tǒng)下讀取，直接將內(nèi)存付給這個(gè)結(jié)構(gòu)體，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

再比如我使用上面的結(jié)構(gòu)體編譯一個(gè)C++程序，直接將該結(jié)構(gòu)體對(duì)應(yīng)的內(nèi)存發(fā)送給一個(gè)Java程序，Java程序在讀取這段數(shù)據(jù)的時(shí)候就麻煩了。

所以為了避免內(nèi)存對(duì)齊，我建議自己定義數(shù)據(jù)，顯式的將結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)按照既定的規(guī)則寫(xiě)到數(shù)據(jù)流中。雖然這樣可以避免內(nèi)存對(duì)齊，但是大家也應(yīng)該了解一下內(nèi)存對(duì)齊。

內(nèi)存對(duì)齊和編譯器有關(guān)。

編譯器有自己的默認(rèn)“對(duì)齊系數(shù)”(也叫對(duì)齊模數(shù))。程序員可以通過(guò)預(yù)編譯命令#pragma
pack(n)，n=1,2,4,8,16來(lái)改變這一系數(shù)，其中的n就是你要指定的“對(duì)齊系數(shù)”。

VS2008的對(duì)齊系數(shù)默認(rèn)為8。

舉例說(shuō)明：

struct 
Test

{

    char  a;

    short  b;

    int c;

};

int main()

{

    Test 
    test;

    test.a = 0x12;

    test.b = 0x1234;

    test.c = 0x12345678;

    int size = sizeof(Test);

   Test *point = &test;

   return 0;

}

運(yùn)行之后得到：

size為8

內(nèi)存排列方式為：

 

因?yàn)槲业碾娔X的CPU是intel的，所以在內(nèi)存中小端存儲(chǔ)，也就是你看到的c是按照byte倒敘存儲(chǔ)的（CPU大小端問(wèn)題將會(huì)在以后的章節(jié)中詳細(xì)說(shuō)明）

但是在中間有一byte的空白內(nèi)存，這就是編譯器內(nèi)存對(duì)齊造成的。

而如果數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是這樣的（a和c的順序變了）：

struct 
Test

{

    char a;

    int c;

    short b;

};

運(yùn)行之后的結(jié)果是：

size的值為12

內(nèi)存的排列方式為：

 

 

 

內(nèi)存對(duì)齊的規(guī)則：

VS2008默認(rèn)#pragma pack(n)中的n=8

struct 
Test

{

char a; n=8 char=1 , 對(duì)齊起始地址為1的倍數(shù)，所以a的起始內(nèi)存地址為0，內(nèi)存區(qū)間[0,0]

short b; n=8 short=2, 對(duì)齊起始地址為2的倍數(shù)，所以b的起始內(nèi)存地址為2，內(nèi)存區(qū)間[2,3]

int c; n=8 int=4, 對(duì)齊起始地址為4的倍數(shù)，所以b的起始內(nèi)存地址為4，內(nèi)存區(qū)間[4,7]

};

#pragma 
pack(1)

struct 
Test

{

char a; n=1 char=1 ,對(duì)齊起始地址為1的倍數(shù)，所以a的起始內(nèi)存地址為0，內(nèi)存區(qū)間[0,0]

short b; n=1 short=2,對(duì)齊起始地址為1的倍數(shù)，所以b的起始內(nèi)存地址為1，內(nèi)存區(qū)間[1,2]

int c; n=1 int=4, 對(duì)齊起始地址為1的倍數(shù)，所以b的起始內(nèi)存地址為3，內(nèi)存區(qū)間[3,6]

};

還存在一種情況：

VS2008默認(rèn)#pragma pack(n)中的n=8

struct 
Test

{

double e;

char f;

};

int size =sizeof(Test); size的值為16   (注：補(bǔ)齊，保證最終大小是8的倍數(shù))

#pragma 
pack(4)

struct 
Test

{

double e;

char f;

};

int size =sizeof(Test); size的值為12  (注：補(bǔ)齊，保證最終大小是4的倍數(shù))

上面兩種情況的內(nèi)存排列是一致的，但是大小是不一樣的。

據(jù)說(shuō)GCC和VS2008是不一樣的，沒(méi)有測(cè)試

下一次有時(shí)間試一下。

對(duì)于內(nèi)存對(duì)齊的問(wèn)題，我的建議就是顯式組織數(shù)據(jù)，尤其對(duì)于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸和讀寫(xiě)文件，不要直接取地址。