【学习总结】内存对齐学习汇总

1.内存对齐

1.1 什么是内存对齐

操作系统一般是按照一定长度对内存数据进行处理的，我们常见的32位和64位操作系统，他们默认处理内存的长度分别是4bytes和8bytes。
因此我们在写程序的时候，也需要考虑这一点，如果不考虑内存对齐，考虑如下一个结构体：

struct A {
  short s;
  int i;
} a;

假设当前的设备是32位操作系统，内存地址从0x0000开始。
不做内存对齐这个结构体a存储的地址为：
0x0000-0x0001: s
0x0002-0x0005: i
当我们要取用i这个参数的值时，操作系统只能先把第一块内存（0x0000-0x0003）取出来，然后把第二块内存（0x0004-0x0007）取出来，然后分别取高2bytes和低2bytes组合在一起才能得到i的值。
如果我们做4bytes对其，这个结构体a存储的地址为：
0x0000-0x0003: s
0x0004-0x0007: i
这样我们无论时取s，还是取i，都可以只做一次读取就可以获得，并且不需要做位操作组合这些内存块，极大地提高了程序处理的速度。

1.2 怎么做内存对齐？

内存对齐其实我们的编译器会帮忙做，比如前面的结构体a，如果你是32bytes的编译器，那么就会自动做4bytes对齐，不需要我们人为指定。
当然我们也可以用预处理语句pragma pack自己指定内存对齐的字节数，比如：

#pragma pack(2)
struct A {
  bool b;
  short s;
  int i;
};
#pragma pack() // 恢复默认的字节对齐

这样对齐的结果就是，b(0x0000-0x0001）、s(0x0002-0x0003)、i(0x0004-0x0007)，这里虽然bool类型只占一个byte，但是因为做了对齐，还是会放到两个bytes的内存里。

1.3 示例

示例代码：

struct A {
    bool b;
    int i;
    short s;
};

struct B {
    int i;
    short s;
    bool b;
};

#pragma pack(2)
struct C {
    bool b;
    int i;
    short s;
};
#pragma pack()

int main()
{
    std::cout << "size A=" << sizeof(A) << ",size B=" << sizeof(B) << ",size C=" << sizeof(C) << "\n";
    return 0;
}

运行结果：

size A=12,size B=8,size C=8