内存对齐

内存对齐

#include<stdio.h>

typedef struct line {
    int len;
    char *contents;
} line;

int main(int argc, char **argv)
{
    printf("%d\n", sizeof(line));
}
/* 输出: 16
 * 平台: Linux x64;
 */

为什么是16，而不是9呢？这就是因为内存对齐的原因

为什么需要内存对齐

计算机系统对基本数据类型的合法地址做出了一些限制，要求某种类型对象的地址必须是某个值K(通常是2, 4或8)的倍数，这种对齐限制简化了处理器和存储器系统之间接口的硬件设计并且同时提高了数据读取效率。

假设一个CPU总是从存储器中一次读出8个字节的块(块大小一般称之为为memory access granularity(粒度))，则地址必须为8的倍数，如果我们能保证多有的double类型地址对齐为8的倍数，那么我们只需要访问一次存储器就能取得我们想要的数据，否则，我们可能需要访问存储器2次，因为对象可能放在了2个8字节的存储器块中。

内存对齐规则

内存对齐可以用一句话来概括："数据项只能存储在地址是数据项大小的整数倍的内存位置上"

struct s1 {
    int i;
    char c;
    int j;
};

假设编译器最小9字节分配如图:

1.png

它不可能满足i和j(偏移为5)的4字节对齐要求。所以编译器要在c和j之间插入一个3字节的间隙，如图所示:

2.png

另外编译器结构的末尾也可能需要填充:

struct s2 {
    int i;
    int j;
    char c;
};

如果我们将这个结构分配为9字节，只要保证结构体的起始地址满足4字节对齐要求，我们仍然可以满足字段i和j的对齐要求。但考虑如下:

struct s2 arr[4];

如果每个结构体分配9字节，不可能满足arr的每个元素的对齐要求。例如i，则地址分别为arr，arr+9，arr+18，arr+27。所以编译器会为结构体s2分配12个字节。如图:

3.png