char colormap; char bgcolor; char ratio; }__attribute__ ((aligned(4))); 对齐到 4字节 = 3+3+2+4+1+1+1+1 = 16 struct gif_hdr v1 = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11}; struct gif_hdr *dsptr
内存对齐应用于三种数据类型中:struct、class、union;为什么要内存对齐:提高内存访问效率,减少cpu访问内存次数用sizeof运算符可以得到整个结构体占用内存的大小。 注意:整个结构体占用内存的大小不一定等于全部成员占用内存之和。内存对齐:#pragma pack(字节数) 如果用1,那么内存之间就没有空隙了合理使用内存对齐规则,某些节省内存的做法可能毫无意义。 short a3; }图片但是如果将a2和a3换位置后,这个结构体所占的内存就会改变:struct AA{ char a1; short a2; char a3; }图片 如果使用#pragma pack的情况下,#pragma pack(1) 代表内存之间没有空隙如果使用#pragma pack(2)呢? ,不一定一定会按照宏定义的数值来进行内存对齐;当结构体中的最大的数据类型的大小 小于 宏定义的大小时,就会以结构体中最大的数据类型的大小来进行内存对齐#pragma pack(8) struct test
附实例 规则1 对于结构(或联合)的各个成员,第一个成员位于偏移为0,以后每个数据成员的偏移量必须是#pragma pack指定的数值和结构体(或联合)中最大数据成员长度 这2个数值中较小的一个的倍数 使用伪代码表示: min(#pragma pack, 结构最大数据成员长度) * N 规则2 在数据成员完成各自对齐之后,结构(或联合)本身也要进行对齐,对齐也按照#pragma pack指定的数值和结构 (或联合)最大数据成员长度这2个数值中较小的一个进行。 规则3 如果没有使用#pragma pack指令来显式的指定内存对齐的字节数,则按照默认字节数来对齐,各个平台的默认对齐规则如下:32位CPU默认按照4字节对齐;64位CPU默认按照8字节对齐。 /4 }; int main() { cout << sizeof(x); //8 } 上面两个如果在#pragma pack(8)下也是一样,因为int是4个字节,小于8,所以是4字节对齐
内存对齐 内存 CPU要想从内存读取数据,需要通过地址总线,把地址传输给内存,内存准备好数据,输出到数据总线 若是32位地址总线,可以寻址[0,2的32次方-1],占用内存4g 有些CPU是能够支持访问任意地址的 int16(2),int32(4),内存对齐要求数据存储地址以及占用的字节数都是它对齐边界的倍数。 ,为了访问未对齐的内存,处理器需要作2次内存访问,而内存对齐就只需要一次访问 64位字的安全访问保证 在x86-32上,64位函数使用Pentium MMX之前不存在的指令。 8 byte c int32 4 byte 最大对齐 8 byte d int16 2 byte } 内存对齐的第一个要求、存储这个结构体的起始地址是对齐边界的整数倍 假如不扩张到对齐边界的整数倍,这个结构体大小就是22字节,如果要使用长度为2的T类型数组,按照元素类型大小,会占用44字节,就会导致于第二个元素并没有内存对齐 所以只有每个结构体的大小是对齐值的整数倍
这不坑我么.内存占用直接多出一倍. 探索 通过查找资料, 发现了这样一个名词: 内存对齐. 什么是内存对齐呢? 而GO编译器在编译的时候, 为了保证内存对齐, 对每一个数据类型都给出了对齐保证, 将未对齐的内存留空. 如果一个类型的对齐保证是4B, 那么其数据存放的起始地址偏移量必是4B 的整数倍. image-20201120231608283 2.放入int32. 其对齐保证为4, 既偏移量为4的整数倍. 而现有地址中, 首个4的整数倍为第四个字节(中间三字节留空). ? 结构体的对齐保证, 为其成员变量对齐保证的最大值. why 那么编译器为什么要做内存对齐这种事情呢? image-20201120233416532 通过之前的对齐分析. 结果确为18B. 也就是因为字段顺序的问题, 编译器为了保证内存对齐, 向其中填充了很多空白, 造成了内存的浪费.
,每次取4字节的CPU第一次取到[0x00000000 - 0x00000003],只得到变量1/2的数据,所以还需要取第二次,为了得到一个int32类型的变量,需要访问两次内存并做拼接处理,影响性能。 既然对齐系数无法更改,但是我们可以查看对齐系数,使用Go语言中的unsafe.Alignof可以返回相应类型的对齐系数,使用我的mac(64位)测试后发现,对齐系数都符合2^n这个规律,最大也不会超过8 () { var t1 test1 var t2 test2 fmt.Println("t1 size is ",unsafe.Sizeof(t1)) fmt.Println("t2 size is ",unsafe.Sizeof(t2)) } 运行结果: t1 size is 24 t2 size is 32 test1的内存布局: test2的内存布局: ) 通过以上分析,我们可以看出 type demo2 struct { a int32 b struct{} } func main() { fmt.Println(unsafe.Sizeof(demo2{})) } 运行结果
今天我们来学习一下内存对齐相关的知识点。关于内存对齐想必大家在编程中应该遇到过或在面试时也是经常被提及的。那么针对下面几个问题你真的都知道其中答案吗? 什么是内存对齐? 为什么要内存对齐? unsetunset2、为什么要内存对齐unsetunset 上面提到了之所以内存对齐是因为内存对齐是操作系统的一种优化手段。 内存对齐是为了提高计算机系统的性能和效率。 性能提升: 内存对齐可以提高访问内存的效率。许多现代处理器在访问对齐的内存地址时能够更快地执行读写操作,而访问未对齐的内存则可能需要额外的处理器开销。 原子性: 对齐的数据访问通常能够保证原子性。 以下是一些常见的对齐规则示例: 基本类型对齐规则(以字节为单位): char:1 字节对齐 short:2 字节对齐 int:4 字节对齐 long:通常为4或8字节对齐,取决于系统和编译器 float 2. 变量对齐:对于单个变量,可以使用 alignas 关键字来指定其对齐方式。 alignas(16) int myVariable; // 将 myVariable 对齐到16字节边界 3.
相信大家都听说过内存对齐的概念,不过这里还是通过一个现象来引出本篇话题。 答案是编译器替我们做了内存对齐。 所以基于性能的考虑某些CPU会强制只能读取8的倍数的内存,而这也导致了编译器再此类平台上编译时必须做内存对齐。 2.3 Cacheline CPU通常会将Cacheline size个字节一次加载到高速缓存中(即L1、L2、L3缓存)。 这部分内容我后续会写一篇博客专门介绍下CPU高速缓存结构。 参考资料 字 (计算机)) 带你深入理解内存对齐最底层原理
width; int height; char colormap; char bgcolor; char ratio; }; 3+3+2+
当然,如果你以前没有接触过内存对齐的话,那么对你来说上面的内容可能过于言简意赅,在继续学习之前我建议你阅读以下资料,有助于消化理解: 内存布局 图解 Go 之内存对齐 Dig101-Go之聊聊struct 的内存对齐 在 Go 中恰到好处的内存对齐 Go 结构体的内存布局 Golang 是否有必要内存对齐 测试 我构造了一个 struct,它有一个特征:字段按照一小一大的顺序排列,如果不看注释中的 Sizeof 究其原因是因为内存对齐的缘故导致各个字段之间可能存在 padding。那么有没有简单的方法来减少 padding 呢? ,struct 本身也要内存对齐。 @latest 把文章开头优化前后的代码分别用 fieldalignment 生成结果: shell> awk '$1 == "module" {print $2}' .
内存对齐的概念 引入代码 众所周知,C++的空类占用1个字节的内存空间,非空类占用的空间与类内的成员有关。 但实际t1,t2,t3的输出为12 8 8,不仅大小与理论不符,t1所占空间还要大于后两者。 这是因为成员变量的存储并不是连续的,而是根据一定的块大小存储(一般默认为4),这就是所谓的内存对齐。 内存对齐的规则 对齐系数与有效对齐值 首先明确两个概念 对齐系数:每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。 char为1,所以有效对齐值为1,结果输出为3 内存对齐的具体规则为 第一个成员变量放在offset为0的地方,以后每个成员变量的对齐按照有效对齐值进行。 (即编译器只会按照1、2、4、8、16的方式分割内存,其他值无效) 图示 test的内存分配如下 如果把使用#pragma pack(n)把默认的对齐系数改为1,代码如下 #include<iostream
(2) 性能原因:数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于,为了访问未对齐的内存,处理器需要作两次内存访问;而对齐的内存访问仅需要一次访问,提高了寻址效率。 如果不进行内存对齐,CPU 读取变量B的值需要进行 2 次内存访问。第一次访问得到B的第4-7位置4 个字节,第二次访问得到变量B的8-11位置后4个字节。 内存对齐规则 1.第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。 2.其他成员变量要对齐到对齐数(编译器默认的一个对齐数与该成员大小的较小值)的整数倍的地址处。 ,本例将用Coder1和Coder2两个结构体来看内存对齐的影响。 再来看看变量顺序是经过排序的Coder2,看看内存对齐带来的影响 // 64位操作系统 对齐系数 8 type Coder1 struct { GoPer bool Age int32
然而,当我们深入研究结构体时,会发现一个有趣且重要的现象:结构体的内存对齐。内存对齐直接影响到程序的性能和内存使用效率。今天,我们就通过一个简单的程序来深入探讨结构体的内存对齐。 避免过度对齐:在某些情况下,过度对齐可能会导致内存浪费和性能下降。因此,在设计结构体时,应根据实际需求合理选择对齐方式。 为什么要内存对齐 提高内存访问效率 内存对齐的主要目的是提高内存访问效率。 现代计算机的内存系统通常以块为单位进行访问,每个块的大小通常是2、4、8字节等。如果数据的地址与块的边界对齐,那么内存系统可以更高效地访问数据。 然而,由于内存对齐规则,编译器会在char name[10]和int age之间插入2字节的填充,使得int age的地址是4的倍数。因此,结构体的总大小是10 + 2 + 4 + 4 = 20字节。 虽然增加了2字节的填充,但内存对齐可以提高内存访问效率,避免硬件异常,提高程序的稳定性和性能。 总结 结构体的内存对齐是C语言中一个非常重要的概念,它直接影响到程序的性能和内存使用效率。
最近读文档,发现对内存对齐的概念不太明白。 内存对齐的原则: 数据成员对齐规则:结构(struct)(或联合(union))的数据成员,第一个数据成员放在offset为0的地方,以后每个数据成员存储的起始位置要从该成员大小或者成员的子成员大小(只要该成员有子成员 height; //[16]..[19],总长要为8的整数倍,补齐[20]...[23] 原则3 } BB; typedef struct aa { char name[2] //[8]....[15] short grade; //[16],[17] BB b; //[24]......[47] 原则2 ,也就是没有内存对齐,可以再次运行实验。
结构体的对齐规则: 1.结构体的第一个成员对齐到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处 2.其他成员变量要对齐到某个数字(对齐数)的整数倍的地址处。 类型的大小为4个字节 ,因此该对齐数采用较小的4 int i 对齐完后,偏移量为7,下一个偏移量为8,是char类型对齐数的整数倍 char c2:占用1个字节 -偏移量为8 到这里结构体占用了9个字节 所以,struct S1的总大小是1(c1)+ 3(填充)+ 4(i)+ 1(c2)+ 3(填充)= 12字节。 下面给出2个练习,大家动手算算吧。 //练习2 struct S2 { char c1; char c2; int i; }; printf("%d\n", sizeof(struct S2));//8 //练习3 struct S3 int i; char c2; }; struct S2 { char c1; char c2; int i; }; 修改默认对齐数 #pragma 这个预处理指令,可以改变编译器的默认对齐数
结构体内存对齐 注:本文的编程环境是visual studio2019;64位win10系统 一、什么是结构体内存对齐? 这就是结构体内存对齐。 定义: 结构体内存对齐是指创建结构体变量时,编译器会根据特定规则把内存会按照特定的规则分配空间以存储结构体的成员,以提高内存访问效率和性能。 struct s2, i)); printf("第三个成员变量与起始点的偏移量:%d\n", offsetof(struct s2, c2)); return 0; } 输出结果如下: 那么这里的内存分布大概是什么样子呢 c2要对齐,本身大小为1,对齐数为8;所以对齐到1的整数倍的地址,即为地址1; i也要对齐,本身大小为4,对齐数为8;所以对齐到4的整数倍的地址,即为地址4; s2结构体: c1是第一个成员,在与结构体变量偏移量为 i本身大小为4,对齐数为8;所以对齐到4的整数倍的地址,即为地址4; c2本身大小为1,对齐数为8;所以对齐到1的整数倍的地址,,但是0~7的地址空间被占用,所以c2起始地址为8; 那么我们再来看一个结构体
关于 Golang 内存对齐,昨天已经写了一篇「浅谈Golang内存对齐」,可惜对一些细节问题的讨论语焉不详,于是便有了今天这篇「再谈Golang内存对齐」。 uintptr(unsafe.Pointer(&wg.state1))%8 == 0 { return (*uint64)(unsafe.Pointer(&wg.state1)), &wg.state1[2] 既然外部已经是对齐的了,那么只要内部对齐就可以实现 64 位对齐。 问题:为什么 sync.WaitGroup 不像 groupcache 那样实现 64 位对齐。 想要搞清楚这个问题,我们需要回顾一下 golang 关于内存对齐保证的描述: For a variable x of any type: unsafe.Alignof(x) is at least 1. 其中的重点是:对 struct 而言,它的对齐取决于其中所有字段对齐的最大值;对于 array 而言,它的对齐等于元素类型本身的对齐。
— 【自定义类型:结构体】:类型声明、结构体变量的创建与初始化、内存对齐、传参、位段 1、什么是内存对齐 内存对齐(Memory Alignment)是指数据在内存中的存储地址必须是某个值的整数倍(通常是 2、为什么需要内存对齐 2.1 硬件要求 CPU访问效率:多数CPU访问对齐的数据只需要一个总线周期,而非对齐访问可能需要多个周期 硬件支持:某些架构(如ARM)完全不允许非对齐访问,会导致硬件异常 }; // 大小可能是12字节(1 + 3填充 + 4 + 2 + 2填充) 3.3 联合体(union)的对齐 对齐要求等于其最大成员的对齐要求 大小等于最大成员的大小(向上对齐) 4 对齐内存 int* data2 = new int[SIZE]; // 性能测试... } 示例二: #include <stdio.h> #include <time.h> 本文我们介绍了C语言以及C++的内存对齐问题。
8,可以简单的理解为 8 字节对齐 mallocsize:计算对象实际分配内存大小,这个是由系统完成的,可以从上面的打印结果看出,实际分配的和实际占用的内存并不相等,这个可以根据底层 2中的16 字节对齐算法来解释这个问题 MyStruct2)); 打印结果如下 image.png 从打印结果可以看出一个问题,两个结构体看起来没什么区别,唯一的区别就是其中的变量顺序不一致,导致他们所占用内存大小不相等,这就是ios 中内存字节对齐现象 内存对齐规则 每个特定平台上的编译器都有自己的默认"对齐系数",程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n),n=1,2,4,8,16 来改变这一系数,其中n 就是对齐系数,在 ios 中, 根据内存对齐原则,MyStruct1 的内存大小必须是 8 的倍数,向上取整到 24,所以 sizeof 的结果是 24 MyStruct2 内存大小计算 变量b,占 8 个字节,从 0 开始,此时 min 24 内存优化,属性重排 MyStruct1通过内存字节对齐原则,增加了 9 个字节,而 Mystruct2只增加了一个字节,结构体内存大小与结构体内的成员顺序有关 举个例子说明属性重排,也就是内存优化
区是从A1开始的:第1区就是A1,第2区就是A2…第N区就是(A0+N)H 位也是从A1开始的:第1个字就是A1,第2个字就是A2…第N个字就是(A0+N)H 区位码就是区和位拼接。 内存对齐 创建一个结构体,在里面定义各种变量,变量的定义顺序会影响结构体最终占用的空间。 ", sizeof(ba)); return 0; } 上面代码的运行结果: 有如下要点: 字符可以拆分 字符可以和整形变量合并 结构体内嵌套结构体,占用空间不变:结构体本身已经进行了内存对齐 考虑内存对齐,只需要考虑基本数据类型的对齐。 尽量把大的内存放到后面写。 联合体中各个变量共用同一段内存。选中占用空间最大的变量对齐。