教你5分钟轻松搞定内存字节对齐

内存字节对齐是一种优化技术，用于提升程序执行效率和兼容性。在计算机系统中，数据通常以特定的字节数组形式存储，这些数组的起始位置和内部成员的位置都需要遵循一定的对齐规则，以确保高效的数据访问。内存对齐的主要目标是减少CPU访问数据时的延迟，因为CPU通常以固定大小的字为单位进行读写操作，如果数据不是按照字的边界对齐，那么CPU就需要额外的时钟周期来调整指针，这会降低性能。 以下是判断内存对齐规则的三条基本原则： 1. 数据成员对齐规则：结构体或联合体的第一个数据成员存储在偏移量为0的位置，后续每个成员的起始位置应从该成员大小或其子成员大小的整数倍开始。例如，在32位系统中，int类型占4个字节，那么它应从4的整数倍地址开始存储。 2. 结构体作为成员规则：如果结构体中含有其他结构体成员，那么这个结构体成员应从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储。这确保了嵌套结构体的整体对齐性。 3. 结构体的总大小收尾规则：结构体的总大小（sizeof的结果）必须是其内部最大成员大小的整数倍。如果不足，编译器会在末尾填充字节以满足这一规则。 以上原则在没有使用#pragma pack宏的情况下有效。#pragma pack宏可以用来改变默认的对齐规则，让编译器按照指定的字节数进行对齐。例如，#pragma pack(1)会让所有数据成员按1字节对齐，取消对齐，而#pragma pack(2)则会让数据成员按照2字节对齐。不同的编译器默认的对齐值可能不同，如Visual C++默认是8字节对齐，而GCC则是4字节对齐。 在给定的例子中，定义了两个结构体BB和AA。BB包含一个int、一个double和一个float，根据对齐规则，BB的大小应该是24字节（int占4字节，double占8字节，float占4字节，但为了满足8字节对齐，float后面填充了3个字节）。AA包含一个两字节的char数组、一个int、一个double、一个short和一个BB成员。按照对齐规则，AA的大小是48字节（char数组占2字节，int占4字节，double占8字节，short占2字节，BB占24字节，为了满足8字节对齐，AA的末尾填充了4个字节）。 当添加#pragma pack(1)时，所有成员都按照1字节对齐，此时BB的大小变为16字节（int 4字节，double 8字节，float 4字节），AA的大小变为32字节（char数组2字节，int 4字节，double 8字节，short 2字节，BB 16字节）。这样，对齐规则被忽略，节省了内存，但可能会牺牲性能。 理解内存字节对齐对于优化程序性能和编写跨平台代码至关重要，尤其是在处理大量数据或低功耗设备时。在实际编程中，应根据具体需求和目标平台选择合适的对齐策略。