這篇文章主要講解了“C++內(nèi)存對(duì)齊怎么理解”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“C++內(nèi)存對(duì)齊怎么理解”吧！

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一、為什么要內(nèi)存對(duì)齊？

訪問(wèn)未對(duì)齊的內(nèi)存，處理器要訪問(wèn)兩次（數(shù)據(jù)先讀高位，再度地位），訪問(wèn)對(duì)齊的內(nèi)存，處理器只要訪問(wèn)一次，為了提高處理器讀取數(shù)據(jù)的效率，我們使用內(nèi)存對(duì)齊。Windows 默認(rèn)對(duì)齊數(shù)為8字節(jié)，Linux 默認(rèn)對(duì)齊數(shù)為4字節(jié)。

使用內(nèi)存對(duì)齊的原因還有平臺(tái)的原因：不是所有的硬件平臺(tái)都能訪問(wèn)特定的地址上的任意數(shù)據(jù)，某些平臺(tái)只能訪問(wèn)特定的地址上的獲取數(shù)據(jù)，否則會(huì)拋出異常。

二、內(nèi)存對(duì)齊原則：

在內(nèi)存中，編譯器按照成員列表分別為 每個(gè)結(jié)構(gòu)體變量分配內(nèi)存，當(dāng)存儲(chǔ)過(guò)程中需要對(duì)齊的需求時(shí)，編譯器會(huì)在成員之間留下額外的內(nèi)存空間。如果想要確認(rèn)結(jié)構(gòu)體占多少存儲(chǔ)空間，則使用關(guān)鍵字sizeof查看大小，如果想得知結(jié)構(gòu)體的某個(gè)特定成員在結(jié)構(gòu)體的位置，則使用offsetof(頭文件stddef.h)

結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合體的數(shù)據(jù)成員、第一個(gè)成員放到0片便宜的地方，以后每個(gè)數(shù)據(jù)成員放到自身對(duì)齊的整數(shù)倍偏移處。（對(duì)齊數(shù)是變量自身大小和默認(rèn)對(duì)齊數(shù)的較小值）結(jié)構(gòu)體的大小必須是最大對(duì)齊數(shù)的整數(shù)倍。

三、對(duì)于結(jié)構(gòu)體字節(jié)對(duì)齊，有哪些規(guī)則？

總體上我們假設(shè)結(jié)構(gòu)體起始位置為0x0000,N為設(shè)置的n字節(jié)對(duì)齊，則滿(mǎn)足公式0x0000%N==0，來(lái)決定結(jié)構(gòu)體成員存儲(chǔ)的位置。

1.如果是采用默認(rèn)對(duì)齊規(guī)則，需要執(zhí)行以下的步驟：

（1）結(jié)構(gòu)體的成員的自身對(duì)值N（數(shù)據(jù)類(lèi)型占有的空間，比如在32位機(jī)器下int型為4字節(jié)，自身對(duì)值為4）需要與存儲(chǔ)位置做出判斷。若滿(mǎn)足“起始位置%N=0”（除了結(jié)構(gòu)體的第一個(gè)成員，N也要必須滿(mǎn)足>=成員自身對(duì)齊值）,則把該成員存放在該起始位置。若前一個(gè)成員與目前成員的存儲(chǔ)位置有一定的距離，則把該距離作為填充空間。

（2）所有結(jié)構(gòu)體的成員都分配完存儲(chǔ)位置之后，則還要結(jié)構(gòu)體本身也要進(jìn)行對(duì)齊。結(jié)構(gòu)體本身也要滿(mǎn)足“(M+X)%S=0”來(lái)進(jìn)行對(duì)齊，其中M+X是整個(gè)結(jié)構(gòu)體占有的存儲(chǔ)空間大小，M是所有結(jié)構(gòu)體的成員的存儲(chǔ)空間大小總和，X是為了滿(mǎn)足S的整數(shù)倍的填補(bǔ)空間大小,S是就是結(jié)構(gòu)體成員中自身對(duì)齊值最大的那個(gè)。

四、如果是采用#pragma pack(N)規(guī)則，需要執(zhí)行以下的步驟：

（1）結(jié)構(gòu)體成員的自身對(duì)齊值是偏移的量。若滿(mǎn)足“起始位置%N=0”（這里N是指定對(duì)齊值，即#pragma pack(N)）,則可以把該成員存儲(chǔ)到該起始位置中，偏移量為該成員的自身對(duì)齊值（比如int型自身對(duì)齊值為4，占用4個(gè)字節(jié)的內(nèi)存位置）。

（2）結(jié)構(gòu)體自身對(duì)齊值為該結(jié)構(gòu)體的所有成員自身對(duì)齊值中最大的值，但又因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)體的有效對(duì)齊值（即指定對(duì)齊值）為N，所以“(M+X)%N=0”,M+X是該結(jié)構(gòu)體存儲(chǔ)的空間大小。

五、為什么我的編譯器在結(jié)構(gòu)中留下了空洞？這導(dǎo)致空間浪費(fèi)而且無(wú)法與外部數(shù)據(jù)文件進(jìn)行“二進(jìn)制”讀寫(xiě)。能否關(guān)掉填充，或者控制結(jié)構(gòu)域的對(duì)齊方式？

當(dāng)內(nèi)存中的值合理對(duì)齊時(shí)，很多機(jī)器都能非常高效地訪問(wèn)。例如，在按字節(jié)尋址的機(jī)器中，2字節(jié)的short int型變量必須放在偶地址上，而4字節(jié)的long int型變量則必須存放在4的整數(shù)倍地址上。某些機(jī)器甚至根本就不能訪問(wèn)沒(méi)有對(duì)齊的地址，因此必須要求所有的數(shù)據(jù)都正確地對(duì)齊。

六、什么叫做位域？

位域是指信息在存儲(chǔ)時(shí)，并不需要占用一個(gè)完整的字節(jié)， 而只需占幾個(gè)或一個(gè)二進(jìn)制位。例如在存放一個(gè)開(kāi)關(guān)量時(shí)，只有0和1 兩種狀態(tài)， 用一位二進(jìn)位即可。為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，并使處理簡(jiǎn)便，C語(yǔ)言又提供了一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為“位域”或“位段”。所謂“位域”是把一個(gè)字節(jié)中的二進(jìn)位劃分為幾 個(gè)不同的區(qū)域， 并說(shuō)明每個(gè)區(qū)域的位數(shù)。每個(gè)域有一個(gè)域名，允許在程序中按域名進(jìn)行操作。 這樣就可以把幾個(gè)不同的對(duì)象用一個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制位域來(lái)表示。

感謝各位的閱讀，以上就是“C++內(nèi)存對(duì)齊怎么理解”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)C++內(nèi)存對(duì)齊怎么理解這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是創(chuàng)新互聯(lián)，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！