数据对齐问题

为什么会产生数据对齐问题

8位CPU 当然不会产生数据对齐问题，当CPU发展到16，32位时，因为CPU的一次内存访问就能取回4个byte（且用32位举例，这个数据理所当然的缓存在相应的32位寄存器中）——里面可能存储了4个1byte的数据，也可能存储了2个2byte的数据……，所以CPU 在逻辑上将内存单元寻址地址边界设置为4的倍数（如：0，4，8，12……），这是数据对齐产生的必要条件之一；另一个原因是程序中使用的数据类型并非都是4的倍数，如：char （1byte），short（2byte），int（4byte）等等。让我们考虑一下一个2byte的的变量在内存单元中排布吧：如果这个变量地址为0或1或2，那么CPU一次内存访问就能够取得你的变量；但如果是3的话，很不幸，CPU还得访问一次内存以取得全部数据。

对几组sizeof信息的分析

对于很多C++新手而言，对象或变量的sizeof信息总是让人捉摸不透，以下程序列举了几个典型的sizeof信息，希望能解答大家在使用sizeof时的疑问。

在列举这几个例子前需要说明以下几点：

1、在Win32平台上，指针长度都是4字节，char*、int*、double*如此，vbptr(virtual base tabl

e pointer)、vfptr(virtual function table pointer)也是如此；

2、对于结构体(或类)，编译器会自动进行成员变量的对齐，以提高运算效率。自然对齐(natural a lignment)也称默认对齐方式是按结构体的成员中size最大的成员对齐的，强制指定大于自然对齐大小的对齐方式是不起作用的。

3、不推荐强制对齐，大量使用强制对齐会严重影响处理器的处理效率。

范例1：(一个简单的C语言的例子)

void f(int arr[])

{

cout << "sizeof(arr) = " << sizeof(arr) << endl; //当被作为参数进行传递时，数组失去了其大小信息

}

void main()

{

char szBuf[] = "abc";

cout << "sizeof(szBuf) = " << sizeof(szBuf) << endl; //输出数组占用空间大小

char* pszBuf = szBuf;

cout << "sizeof(pszBuf) = " << sizeof(pszBuf) << endl; //输出的是指针的大小

int iarr[3]; iarr;

cout << "sizeof(iarr) = " << sizeof(iarr) << endl; //输出数组占用空间大小

f(iarr);

int* piarr = iarr;

cout << "sizeof(piarr) = " << sizeof(piarr) << endl; //输出指针的大小

}

范例2：(一个涉及alignment的例子)

struct DATA1

{

char c1; //偏移量0，累积size = 1

char c2; //偏移量1，累积size = 1 + 1 = 2

short si; //偏移量2，累积size = 2 + 2

};

struct DATA2

{

char c1; //偏移量0，累积size = 1

short si; //偏移量1 + (1)，累积size = 1 + (1) + 2 = 4

char c2; //偏移量4，累积size = 4 + 1 = 5，但按最大长度sizeof(short) = 2对齐，故最后取6

};

struct DATA3

{

char c1; //偏移量0，累积size = 1

double d; //偏移量1 + (7)，累积size = 1 + (7) + 8 = 16

char c2; //偏移量16，累积size = 16 + 1 = 17，但按最大长度sizeof(double) = 8对齐，故最后取24

};

#pragma pack(push,1) //强制1字节对齐

struct DATA4

{

char c1; //偏移量0，累积size = 1

double d; //偏移量1，累积size = 1 + 8 = 9

char c2; //偏移量9，累积size = 9 + 1 = 10

};

#pragma pack(pop) //恢复默认对齐方式

struct DATA5

{

char c1;

double d;

char c2;

};

void main()

{

cout << "sizeof(DATA1) = " << sizeof(DATA1) << endl;

cout << "sizeof(DATA2) = " << sizeof(DATA2) << endl;

cout << "sizeof(DATA3) = " << sizeof(DATA3) << endl;

cout << "sizeof(DATA4) = " << sizeof(DATA4) << endl;

cout << "sizeof(DATA5) = " << sizeof(DATA5) << endl;

}

范例3：(C++语言特征对sizeof的影响)

class CA

{

};

class CB : public CA

{

public:

void func() {}

};

class CC : virtual public CA

{

};

class CD

{

int k; //私有成员

public:

CD() {k = -1;}

void printk() { cout << "k = " << k << endl; } };

class CE : public CD

{

};

class CF

{