内存对齐
为什么会存在内存对齐?
大部分参考资料是这么说的:
- 平台原因(移植原因): 不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的;某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据,否则抛出硬件异常。
- 性能原因: 数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。 原因在于,为了访问未对齐的内存,处理器需要作两次内存访问;而对齐的内存访问仅需要一次访问。
总体来说,结构体的内存对齐是那空间换取时间的做法。
结构体
结构体的内存对齐规则
- 结构体第一个成员放在偏移量为0的地址,其他成员要按照规则放在该成员对齐数的整数倍地址处,之后还需计算结构体总大小,就是结构体成员最大对齐数的整数倍。
- 特殊情况:如果结构体中嵌套有结构体,嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍,结构体的整体大小是所有成员中最大对齐数的整数倍。
修改默认对齐数
结构在对齐方式不合适的时候,我么可以自己更改默认对齐数。
#pragma pack(8) //设置默认对齐数为8
#pragma pack() //取消设置的默认对齐数,还原为默认
#pragma pack(1) //设置默认对齐数为1
位段
struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
};
printf("%d\n", sizeof(struct A));
位段的内存计算
以上段代码为例:
- 冒号后面的数字表示该成员为n位,结构体向最长的int对齐,前三个加起来为17位,超过2个字节,不到4个字节,但加上第四个成员30位,就超过4个字节,所以第四个成员需要对齐到4字节处,前三个成员合起来占4个字节,第四个成员占4个字节,共8个字节。
- 结构体最大对齐数为4,8是4的整数倍,所以整个结构体的大小为8.
枚举
枚举==列举
比如:
- 一周的星期一到星期日是有限的7天,可以一一列举。
- 性别有:男、女、保密,也可以一一列举。
- 月份有12个月,也可以一一列举
- 颜色也可以一一列举。
我们可以使用 #define 定义常量,为什么非要使用枚举?
枚举的优点
- 增加代码的可读性和可维护性
- 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查,更加严谨。
- 防止了命名污染(封装)
- 便于调试
- 使用方便,一次可以定义多个常量
枚举的内存计算
enum Day//星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
enum Sex//性别
{
MALE,
FEMALE,
SECRET
};
enum Color//颜色
{
RED=1,
GREEN=2,
BLUE=4,
YELLOW
}
上面的 Day 、Sex 、Color 都是枚举类型,{ }内容都是枚举类型的可能取值,也就是枚举常量。
这些可能取值都是有值的,默认从0开始,一次递增1。也可以在定义的时候赋初始值,
比如上面Sex里的MALE为0,FEMALE为1,SECRET为2.
Color里的RED为1,GREEN为2,BLUE为4,YELLOW为5
联合(共用体)
联合的特点
- 成员共用同一块内存空间
- 联合变量的大小,至少是最大成员的大小(因为联合至少得有能力保存最大的那个成员)。
- 当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候,就要对齐到最大对齐数的整数倍。
联合的内存计算
union Un
{
int i;
char c;
};
union Un un;
例中联合变量un的大小就是最大成员的大小4
特例:
union Un1
{
char c[5]; //1*5=5
int i;
};
//最大对齐数4,对齐之后:8
union Un2
{
short c[7]; //2*7=14
int i;
};
//最大对齐数4,对齐之后:16
printf("%d\n", sizeof(union Un1));
printf("%d\n", sizeof(union Un2));
如上例这样,最大成员不是最大对齐数的整数倍,就要对齐到最大对齐数的整数倍。