關(guān)于字節(jié)對(duì)齊

• • 前言
  • 意義
  • 自定義字節(jié)對(duì)齊
  • • 存儲(chǔ)空間
    • 內(nèi)存讀取效率
    • 平臺(tái)適應(yīng)性
  • 結(jié)論

前言

計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存空間大小是以字節(jié)（byte）為基本單位劃分的，從理論上講似乎對(duì)任何類型的變量的訪問(wèn)可以從任何地址開始，而計(jì)算機(jī)并非逐字節(jié)大小讀寫內(nèi)存，而是以2,4,或8的倍數(shù)的字節(jié)塊來(lái)讀寫內(nèi)存，則特定類型變量的時(shí)候經(jīng)常需要在特定的內(nèi)存地址訪問(wèn)，這就需要各種類型數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則在空間上排列，這就是對(duì)齊。

意義

實(shí)際上編程中，字節(jié)對(duì)齊的工作一般由編譯器來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了，我們可以不用刻意進(jìn)行字節(jié)的對(duì)齊，但是如果對(duì)于系統(tǒng)性能有較高的要求時(shí)，字節(jié)對(duì)齊也是一個(gè)需要考慮的優(yōu)化方向。下面基于結(jié)構(gòu)體的字節(jié)對(duì)齊，以存儲(chǔ)空間、內(nèi)存讀取效率、平臺(tái)適應(yīng)性三個(gè)方面進(jìn)行介紹。

自定義字節(jié)對(duì)齊

#pragma pack (n) //編譯器將按照n個(gè)字節(jié)對(duì)齊。 .... #pragma pack（） //取消自定義字節(jié)對(duì)齊方式。

存儲(chǔ)空間

如下代碼：

typedef struct {char a;short b;int c;int d;}inputInfo;typedef struct {char a;int b;short c;int d; }inputInfo1;

以上兩個(gè)結(jié)構(gòu)體占用空間分別為12與16，可以看到雖然都是相同數(shù)據(jù)變量，不同的排列順序會(huì)有不同的影響，這是編譯器自動(dòng)進(jìn)行的字節(jié)填充造成的，因此合理安排變量位置可以節(jié)省不少的內(nèi)存占用空間。

內(nèi)存讀取效率

由上圖可知，在沒有字節(jié)對(duì)齊的情況下，變量b是通過(guò)兩次才被真正讀取到，讀取數(shù)據(jù)總共用了3次，而字節(jié)對(duì)齊后只用了2次，因此可以提高內(nèi)存的讀取效率，只不過(guò)是在犧牲內(nèi)存空間的條件下。

平臺(tái)適應(yīng)性

由于不同平臺(tái)在對(duì)存儲(chǔ)空間的處理上有很大的不同，因此，同樣的結(jié)構(gòu)在不同平臺(tái)的對(duì)齊方式有所不同，若沒有字節(jié)對(duì)齊，輕則只是影響內(nèi)存的執(zhí)行效率，重則會(huì)造成程序出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此我們一般可以選擇兩種處理方法：

一字節(jié)對(duì)齊（內(nèi)存占用最小，但執(zhí)行效率最低）

根據(jù)平臺(tái)要求自己定義字節(jié)填充（自己均衡內(nèi)存空間占用與執(zhí)行效率）

結(jié)論

一般要求結(jié)構(gòu)體成員合理安排位置，其基本的原則就是把結(jié)構(gòu)中的變量按照類型大小從小到大聲明，以節(jié)省空間

跨平臺(tái)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可考慮1字節(jié)對(duì)齊，節(jié)省空間但影響訪問(wèn)效率

人為地進(jìn)行字節(jié)填充，可以提高訪問(wèn)效率，但犧牲一定的內(nèi)存空間

當(dāng)需要最大程度的內(nèi)存訪問(wèn)效率時(shí)，可以選擇最大內(nèi)存數(shù)據(jù)類型的倍數(shù)進(jìn)行字節(jié)對(duì)齊

總結(jié)

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