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C/C++|关于linux下内存对齐的一些探究

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1 基本数据类型在不同的平台上的占用内存 不同的平台上对不同数据类型分配的字节数是不同的。
个人对平台的理解是CPU+OS+Compiler，平台的概念是三者的组合。这三者都有32位、64位之分。但通常三者是匹配的，即64位的CPU+64位的OS+64位的Comliler。
实际上数据类型实际占用的字节数是由编译器决定的！
常用数据类型对应字节数。
可用如sizeof（char),sizeof(char*)等得出。
32位编译器：
char ：1个字节
char*（即指针变量，只与地址寻址范围有关）: 4个字节（32位的寻址空间是2^32, 即32个bit，也就是4个字节。同理64位编译器）
short int : 2个字节
int： 4个字节
unsigned int : 4个字节
float: 4个字节
double: 8个字节
long: 4个字节
long long: 8个字节
unsigned long: 4个字节
64位编译器：
char ：1个字节
指针变量: 8个字节！！！
short int : 2个字节
int： 4个字节
unsigned int : 4个字节
float: 4个字节
double: 8个字节
long: 8个字节
long long: 8个字节
unsigned long: 8个字节
2 关于内存对齐 首先需要注意的是，内存对齐的规则在不同的编译环境下得到的结果是完全不一样的。网上关于这方面的一些讨论起码在我的机器（linux–gcc version 7.5.0）上是得不到的正确的验证结果的。所以下面是只针对linux-gcc环境下的。
2.1内存对齐的规则 如果程序中显式的说明了内存对齐的字节数（#pragma pack(n),n为1,2,4,8,16），那么内存对齐使用下面的规则：

  • 1、 对于结构的各个成员，第一个成员位于偏移为0的位置，以后每个数据成员的偏移量必须是min(#pragma pack()指定的数，这个数据成员的自身长度) 的倍数。
  • 2、 在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行。
（据了解，在其他的编译环境下，第二条是不成立的。）
下面是几个例子：
#include#pragma pack(4)using namespace std; class A { public: char c1; double d; //大小为8字节 int i; char c2; }; int main() { A cla; cout<<"size of A is"<

内存分布如下图所示：
C/C++|关于linux下内存对齐的一些探究
文章图片

若将上面的#pragma pack(4)改为#pragma pack(8)，那么得到的结果将是24。这种情况下的内存分布是：
C/C++|关于linux下内存对齐的一些探究
文章图片

2.2 linux默认的内存对齐规则 【C/C++|关于linux下内存对齐的一些探究】搜集了一些资料后，比较认同下面这篇文章的观点: link.
这篇文章的观点是，在Linux gcc 下是没有默认对齐数的，默认下一次对齐到每个类型的对齐数处。
我总结的在linux下的对齐规则：
  • 1、 对于结构的各个成员，第一个成员位于偏移为0的位置，以后每个数据成员的偏移量必须是这个数据成员的自身长度)的倍数。
  • 2、 在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照最大数据成员长度进行，也就是说，最后结构的大小是最大数据成员大小的整数倍
下面是例子：
#include //#pragma pack(8)struct test_plus { char a; long double b; char c; }; int main(void) { std::cout << sizeof(long double) << std::endl; //Long double的大小是16 std::cout << sizeof(test_plus) << std::endl; return 0; } //#pragma pack()

最后输出的结果是48，如果去掉#pragma pack(8)的注释，结果将是32。
2.3 结论 最后引用上述文章中的结论：
  • 首先肯定的是 linux gcc 没有默认对齐数。
  • 如果他们设置了默认对齐数，可能会对其他编译器产生不兼容的问题。
  • 其他的系统要求的对齐可能不相同，所以他们在 mingw-gcc on windows 做了一些改变。所以不同编译环境对齐规则是不一样的。
3 关于union的字节对齐 在存储多个成员信息时，编译器会自动给struct第个成员分配存储空间，struct 可以存储多个成员信息，而union每个成员会用同一个存储空间，只能存储最后一个成员的信息。
union实际占用的空间，是他的所有成员中，占用空间最大的一个成员的大小，再加上一定的字节对齐！！
union的对齐规则是和上面所说的是一样，也就是说：
1）如果程序中显式的说明了内存对齐的字节数（#pragma pack(n),n为1,2,4,8,16），那么内存对齐使用下面的规则：
  • 1、 首先占用的空间是union中最大的那个成员的大小
  • 2、 占用完初始空间后，union进行自身对齐，对齐规则是，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行
2）在Linux gcc 下是没有默认对齐数的
  • 1 首先占用的空间是union中最大的那个成员的大小。
  • 2 占用完初始的空间后，union进行自身对齐，对齐规则是，对齐将按照最大数据成员长度进行，也就是说，最后结构的大小是最大数据成员大小的整数倍
下面是例子：
#include using namespace std; union u { double a; int b; }; union u2 { char a[11]; double b; }; union u3 { char a[13]; char b; }; int main() { cout<

也就是说，默认情况下，也就是上面说的第二种情况，根据union中最大的数据成员的大小进行对齐，也就是说，最后的大小是union成员中最大大小的整数倍。。
如果使用了#pragma pack（4）,那么得到的u2的结果将会是12！！！这是因为根据#pragma pack指定的数值和联合最大数据成员长度中，比较小的那个进行。最后的结果是4的整数倍！！

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