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c语言分配内存空间

 
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有人给对齐原则做过总结,具体在哪里看到现在已记不起来,这里引用一下前人的经验(在没有#pragma pack宏的情况下):

    原则1、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的整数倍开始(比如int在32位机为4字节,则要从4的整数倍地址开始存储)。

    原则2、结构体作为成员:如果一个结构里有某些结构体成员,则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储。(struct a里存有struct b,b里有char,int,double等元素,那b应该从8的整数倍开始存储。)

    原则3、收尾工作:结构体的总大小,也就是sizeof的结果,必须是其内部最大成员的整数倍,不足的要补齐。

    这三个原则具体怎样理解呢?我们看下面几个例子,通过实例来加深理解。

    例1:struct {
                 short a1;
                 short a2;
                 short a3;
                 }A;


          struct{
                 long a1;
                 short a2;
                 }B;

          sizeof(A) = 6; 这个很好理解,三个short都为2。

          sizeof(B) = 8; 这个比是不是比预想的大2个字节?long为4,short为2,整个为8,因为原则3。

    例2:struct A{
                  int a;
                  char b;
                  short c;
                  };


         struct B{
                  char b;
                  int a;
                  short c;
                  };

       sizeof(A) = 8; int为4,char为1,short为2,这里用到了原则1和原则3。

       sizeof(B) = 12; 是否超出预想范围?char为1,int为4,short为2,怎么会是12?还是原则1和原则3。

   深究一下,为什么是这样,我们可以看看内存里的布局情况。

                 a         b         c
   A的内存布局:1111,     1*,       11

                 b          a        c
   B的内存布局:1***,     1111,   11**

   其中星号*表示填充的字节。A中,b后面为何要补充一个字节?因为c为short,其起始位置要为2的倍数,就是原则1。c的后面没有补充,因为b和c正好占用4个字节,整个A占用空间为4的倍数,也就是最大成员int类型的倍数,所以不用补充。

   B中,b是char为1,b后面补充了3个字节,因为a是int为4,根据原则1,起始位置要为4的倍数,所以b后面要补充3个字节。c后面补充两个字节,根据原则3,整个B占用空间要为4的倍数,c后面不补充,整个B的空间为10,不符,所以要补充2个字节。

   再看一个结构中含有结构成员的例子:

       例3:struct A{
                     int a;
                     double b;
                     float c;
                    };

                struct B{
                     char e[2];
                     int f;
                     double g;
                     short h;
                     struct A i;
                    };

       sizeof(A) = 24; 这个比较好理解,int为4,double为8,float为4,总长为8的倍数,补齐,所以整个A为24。

       sizeof(B) = 48; 看看B的内存布局。

                                 e         f             g                h                                    i
    B的内存布局:11* *,   1111,   11111111, 11 * * * * * *,        1111* * * *, 11111111, 1111 * * * *

    i其实就是A的内存布局。i的起始位置要为8的倍数,所以h后面要补齐。把B的内存布局弄清楚,有关结构体的对齐方式基本就算掌握了。

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