zoukankan      html  css  js  c++  java
  • 字节对齐2

    转载:http://blog.csdn.net/africahyena/article/details/1525393

    从union的sizeof问题看cpu的对界 

      考虑下面问题:(默认对齐方式) 

    union u
    {
     double a;
     int b;
    }; 

    union u2
    {
     char a[13];
     int b;
    }; 

    union u3
    {
     char a[13];
     char b;
    }; 

    cout<<sizeof(u)<<endl; // 8
    cout<<sizeof(u2)<<endl; // 16
    cout<<sizeof(u3)<<endl; // 13


       都知道union的大小取决于它所有的成员中,占用空间最大的一个成员的大小。所以对于u来说,大小就是最大的double类型成员a了,所以 sizeof(u)=sizeof(double)=8。但是对于u2和u3,最大的空间都是char[13]类型的数组,为什么u3的大小是13,而 u2是16呢?关键在于u2中的成员int b。由于int类型成员的存在,使u2的对齐方式变成4,也就是说,u2的大小必须在4的对界上,所以占用的空间变成了16(最接近13的对界)。 

      结论:复合数据类型,如union,struct,class的对齐方式为成员中对齐方式最大的成员的对齐方式。 

       顺便提一下CPU对界问题,32的C++采用8位对界来提高运行速度,所以编译器会尽量把数据放在它的对界上以提高内存命中率。对界是可以更改的,使用 #pragma pack(x)宏可以改变编译器的对界方式,默认是8。C++固有类型的对界取编译器对界方式与自身大小中较小的一个。例如,指定编译器按2对界,int 类型的大小是4,则int的对界为2和4中较小的2。在默认的对界方式下,因为几乎所有的数据类型都不大于默认的对界方式8(除了long double),所以所有的固有类型的对界方式可以认为就是类型自身的大小。更改一下上面的程序: 

    #pragma pack(2)
    union u2
    {
     char a[13];
     int b;
    }; 

    union u3
    {
     char a[13];
     char b;
    };
    #pragma pack(8) 

    cout<<sizeof(u2)<<endl; // 14
    cout<<sizeof(u3)<<endl; // 13


      由于手动更改对界方式为2,所以int的对界也变成了2,u2的对界取成员中最大的对界,也是2了,所以此时sizeof(u2)=14。 

      结论:C++固有类型的对界取编译器对界方式与自身大小中较小的一个。 

      9、struct的sizeof问题 

      因为对齐问题使结构体的sizeof变得比较复杂,看下面的例子:(默认对齐方式下) 

    struct s1
    {
     char a;
     double b;
     int c;
     char d; 
    }; 

    struct s2
    {
     char a;
     char b;
     int c;
     double d;
    }; 

    cout<<sizeof(s1)<<endl; // 24
    cout<<sizeof(s2)<<endl; // 16


       同样是两个char类型,一个int类型,一个double类型,但是因为对界问题,导致他们的大小不同。计算结构体大小可以采用元素摆放法,我举例子 说明一下:首先,CPU判断结构体的对界,根据上一节的结论,s1和s2的对界都取最大的元素类型,也就是double类型的对界8。然后开始摆放每个元 素。

      对于s1,首先把a放到8的对界,假定是0,此时下一个空闲的地址是1,但是下一个元素d是double类型,要放到8的对界 上,离1最接近的地址是8了,所以d被放在了8,此时下一个空闲地址变成了16,下一个元素c的对界是4,16可以满足,所以c放在了16,此时下一个空 闲地址变成了20,下一个元素d需要对界1,也正好落在对界上,所以d放在了20,结构体在地址21处结束。由于s1的大小需要是8的倍数,所以21- 23的空间被保留,s1的大小变成了24。

      对于s2,首先把a放到8的对界,假定是0,此时下一个空闲地址是1,下一个元素的对界也 是1,所以b摆放在1,下一个空闲地址变成了2;下一个元素c的对界是4,所以取离2最近的地址4摆放c,下一个空闲地址变成了8,下一个元素d的对界是 8,所以d摆放在8,所有元素摆放完毕,结构体在15处结束,占用总空间为16,正好是8的倍数。 

      这里有个陷阱,对于结构体中的结构体成员,不要认为它的对齐方式就是他的大小,看下面的例子: 

    struct s1
    {
     char a[8];
    }; 

    struct s2
    {
     double d;
    }; 

    struct s3
    {
     s1 s;
     char a;
    }; 

    struct s4
    {
     s2 s;
     char a; 
    }; 

    cout<<sizeof(s1)<<endl; // 8
    cout<<sizeof(s2)<<endl; // 8
    cout<<sizeof(s3)<<endl; // 9
    cout<<sizeof(s4)<<endl; // 16;


      s1和s2大小虽然都是8,但是s1的对齐方式是1,s2是8(double),所以在s3和s4中才有这样的差异。 

      所以,在自己定义结构体的时候,如果空间紧张的话,最好考虑对齐因素来排列结构体里的元素。 

      10、不要让double干扰你的位域 

      在结构体和类中,可以使用位域来规定某个成员所能占用的空间,所以使用位域能在一定程度上节省结构体占用的空间。不过考虑下面的代码: 

    struct s1
    {
     int i: 8;
     int j: 4;
     double b;
     int a:3;
    }; 

    struct s2
    {
     int i;
     int j;
     double b;
     int a;
    }; 

    struct s3
    {
     int i;
     int j;
     int a;
     double b;
    }; 

    struct s4
    {
     int i: 8;
     int j: 4;
     int a:3;
     double b;
    }; 

    cout<<sizeof(s1)<<endl; // 24
    cout<<sizeof(s2)<<endl; // 24
    cout<<sizeof(s3)<<endl; // 24
    cout<<sizeof(s4)<<endl; // 16


      可以看到,有double存在会干涉到位域(sizeof的算法参考上一节),所以使用位域的的时候,最好把float类型和double类型放在程序的开始或者最后。 

  • 相关阅读:
    React在componentDidMount里面发送请求
    React 术语词汇表
    React里受控与非受控组件
    React和Vue等框架什么时候操作DOM
    【LeetCode】79. Word Search
    【LeetCode】91. Decode Ways
    【LeetCode】80. Remove Duplicates from Sorted Array II (2 solutions)
    【LeetCode】1. Two Sum
    【LeetCode】141. Linked List Cycle (2 solutions)
    【LeetCode】120. Triangle (3 solutions)
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/zzj2/p/3026136.html
Copyright © 2011-2022 走看看