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5G发展渐成燎原之势

发布时间:2021-02-21 17:27:33 所属栏目:动态 来源:互联网
导读:为什么会这样?这就是字节对齐导致的问题。 本文在参考诸多资料的基础上,详细介绍常见的字节对齐问题。因成文较早,资料来源大多已不可考,敬请谅解。 一,什么是字节对齐 现代计算机中,内存空间按照字节划分,理论上可以从任何起始地址访问任意类型的变量。

为什么会这样?这就是字节对齐导致的问题。

本文在参考诸多资料的基础上,详细介绍常见的字节对齐问题。因成文较早,资料来源大多已不可考,敬请谅解。

一,什么是字节对齐

现代计算机中,内存空间按照字节划分,理论上可以从任何起始地址访问任意类型的变量。但实际中在访问特定类型变量时经常在特定的内存地址访问,这就需要各种类型数据按照一定的规则在空间上排列,而不是顺序一个接一个地存放,这就是对齐。

二,对齐的原因和作用

不同硬件平台对存储空间的处理上存在很大的不同。某些平台对特定类型的数据只能从特定地址开始存取,而不允许其在内存中任意存放。例如Motorola 68000处理器不允许16位的字存放在其地址,否则会触发异常,因此在这种架构下编程必须保证字节对齐。

但最常见的情况是,如果不按照平台要求对数据存放进行对齐,会带来存取效率上的损失。比如32位的Intel处理器通过总线访问(包括读和写)内存数据。每个总线周期从偶地址开始访问32位内存数据,内存数据以字节为单位存放。如果一个32位的数据没有存放在4字节整除的内存地址处,那么处理器就需要2个总线周期对其进行访问,显然访问效率下降很多。

因此,通过合理的内存对齐可以提高访问效率。为使CPU能够对数据进行快速访问,数据的起始地址应具有“对齐”特性。比如4字节数据的起始地址应位于4字节边界上,即起始地址能够被4整除。

此外,合理利用字节对齐还可以有效地节省存储空间。但要注意,在32位机中使用1字节或2字节对齐,反而会降低变量访问速度。因此需要考虑处理器类型。还应考虑编译器的类型。在VC/C++和GNU GCC中都是默认是4字节对齐。

三,对齐的分类和准则

主要基于Intel X86架构介绍结构体对齐和栈内存对齐,位域本质上为结构体类型。

对于Intel X86平台,每次分配内存应该是从4的整数倍地址开始分配,无论是对结构体变量还是简单类型的变量。

3.1 结构体对齐

在C语言中,结构体是种复合数据类型,其构成元素既可以是基本数据类型(如int、long、float等)的变量,也可以是一些复合数据类型(如数组、结构体、联合等)的数据单元。编译器为结构体的每个成员按照其自然边界(alignment)分配空间。各成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储,第一个成员的地址和整个结构的地址相同。

字节对齐的问题主要就是针对结构体。

3.1.1 简单示例

先看个简单的例子(32位,X86处理器,GCC编译器):

【例1】设结构体如下定义:


 

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(编辑:南通站长网)

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