其他
内存对齐之格式修订版
理论上计算机对于任何变量的访问都可以从任意位置开始，然而实际上系统会对这些变量的存放地址有限制，通常将变量首地址设为某个数N的倍数，这就是内存对齐。
1. 硬件平台限制，内存以字节为单位，不同硬件平台不一定支持任何内存地址的存取，一般可能以双字节、4字节等为单位存取内存，为了保证处理器正确存取数据，需要进行内存对齐。2. 提高CPU内存访问速度，一般处理器的内存存取粒度都是N的整数倍，假如访问N大小的数据，没有进行内存对齐，有可能就需要两次访问才可以读取出数据，而进行内存对齐可以一次性把数据全部读取出来，提高效率。
1. 数据成员对齐规则：struct或者union的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员都按照#pragma pack数值和这个数据成员自身大小中更小的那个进行对齐。
2. 整体对齐规则：struct或者union的首地址按照内部最大数据成员的大小和#pragma pack数值较小的那个N进行对齐，并且结构体的总大小为N的整数倍，如有必要编译器也会在最后一个成员后面填充一些字节用于对齐。
class A{ int a; char d;};
// 创建给定类型对象大小满足对齐要求的未初始化内存块，在一个内存对齐的缓冲区上创建对象// C++11后可以这样操作void align_cpp11_after(){ static std::aligned_storage<sizeof(A), alignof(A)>::type data; A *attr = new (&data) A;}
// C++11之前void align_cpp11_before(){ static char data[sizeof(void *) + sizeof(A)]; const uintptr_t kAlign = sizeof(void *) - 1; char *align_ptr = reinterpret_cast<char *>(reinterpret_cast<uintptr_t>(data + kAlign) & ~kAlign); A *attr = new (align_ptr) A;}std::aligned_storage用于创建一块对齐的内存，具体实现如下
template<std::size_t _Len> struct __aligned_storage_msa { union __type { unsigned char __data[_Len]; struct __attribute__((__aligned__)) { } __align; }; };
/** * @brief Alignment type. * * The value of _Align is a default-alignment which shall be the * most stringent alignment requirement for any C++ object type * whose size is no greater than _Len (3.9). The member typedef * type shall be a POD type suitable for use as uninitialized * storage for any object whose size is at most _Len and whose * alignment is a divisor of _Align.*/template<std::size_t _Len, std::size_t _Align = __alignof__(typename __aligned_storage_msa<_Len>::__type)> struct aligned_storage { union type { unsigned char __data[_Len]; struct __attribute__((__aligned__((_Align)))) { } __align; }; };使用方式上面已经介绍过了，Align大小也可以不填，默认会是采用最大最有益的对齐大小，大家可能源码里有些语句不了解含义，如下:
__attribute((packed))告诉编译器取消编译中的内存对齐优化，采用实际占用的字节数进行对齐。
__attribute((aligned(N))) 告诉编译器在编译过程中按照N字节对齐，经过测试这个N只有大于结构体中最大的变量的大小才有用。
__attribute__((aligned)) 后面不接数字，告诉编译器根据目标机制采用最大最有益的方式对齐，基本上就是16字节对齐。
alignof(X) 返回某类型的对齐大小，与std::alignment_of类似，这两个功能完全相同，但是std::alignment_of可以用于模板元编程。
普通类型代码如下：
#include <stdio.h>// g++空结构体的内存大小为1，需要分配1字节用于占位，C++编译器不允许对象为0长度，无法获取地址等// gcc中为0struct A1{};
struct A2{ ;};
struct A3{ char a; // 1 int b; // 4 unsigned short c; // 2 long d; // 8 unsigned long long e; // 8 char f; // 1};// A3大小为1+(3)+4+2+(6)+8+8+1+(7)=40，括号内是为了内存对齐加的padding大小
struct A4{ int b; char a; unsigned short c; long d; unsigned long long e; char f;};// A4大小为4+1+(1)+2+8+8+1+(7)=32
//pragma pack(n)//alignment must be a power of two#pragma pack(2) //指定按两字节对齐struct B1{ char a; int b; unsigned short c; long d; unsigned long long e; char f;};// B1大小为1+(1)+4+2+8+8+1+(1)=26#pragma pack() //取消指定对齐
#pragma pack(4)struct B2{ char a; int b; unsigned short c; long d; unsigned long long e; char f;};// B2大小为1+(3)+4+2+(2)+8+8+1+(3)=32#pragma pack()
#pragma pack(8)struct B3{ char a; int b; unsigned short c; long d; unsigned long long e; char f;};// B3大小为1+(3)+4+2+(6)+8+8+1+(7)=40#pragma pack()
#pragma pack(16)struct B4{ char a; int b; unsigned short c; long d; unsigned long long e; char f;};// B4大小为1+(3)+4+2+(6)+8+8+1+(7)=40#pragma pack()
//__attribute__struct C1{ char a; int b; unsigned short c; long d; unsigned long long e; char f;} __attribute__((aligned));// C1大小为1+(3)+4+2+(6)+8+8+1+(15)=48
struct C2{ char a; int b; unsigned short c; //long d; //unsigned long long e; char f;} __attribute__((aligned));// C2大小为1+(3)+4+2+(6)=16
struct C3{ char a; int b; unsigned short c; long d; //unsigned long long e; char f;} __attribute__((aligned));// C3大小为1+(3)+4+2+(6)+8+(8)=32
struct C4{ char a; //int b; unsigned short c; //long d; unsigned long long e; char f;} __attribute__((aligned));// C4大小为1+(1)+2+(4)+8+1+(15)=32
struct C5{ char a; //int b; //unsigned short c; //long d; //unsigned long long e; //char f;} __attribute__((aligned));// C5大小为1+(15)=16
struct D1{ char a; int b; unsigned short c; long d; unsigned long long e; char f;} __attribute__((aligned(1)));// D1大小为1+(3)+4+2+(6)+8+8+1+(7)=40
struct D2{ char a; int b; unsigned short c; long d; unsigned long long e; char f;} __attribute__((aligned(4)));// D2大小为1+(3)+4+2+(6)+8+8+1+(7)=40
struct D3{ char a; int b; unsigned short c; long d; unsigned long long e; char f;} __attribute__((aligned(8)));// D3大小为1+(3)+4+2+(6)+8+8+1+(7)=40
struct D4{ char a; int b; unsigned short c; long d; unsigned long long e; char f;} __attribute__((aligned(16)));// D4大小为1+(3)+4+2+(6)+8+8+1+(15)=48
struct E1{ char a; int b; unsigned short c; long d; unsigned long long e; char f;} __attribute__((packed));// E1大小为1+4+2+8+8+1=24
// __attribute__((packed))告诉编译器取消编译中的内存对齐优化，采用实际占用的字节数进行对齐// __attribute__((aligned(N))) 告诉编译器在编译过程中按照N字节对齐，经过测试这个N只有大于结构体中最大的变量的大小才有用// __attribute__((aligned)) 后面不接数字，告诉编译器根据目标机制采用最大最有益的方式对齐，基本上就是16字节对齐// alignof(X) 返回某类型的对齐大小，与std::alignment_of类似，这两个功能完全相同，但是std::alignment_of可以用于模板元编程
int main(){ printf("sizeof(char):%2d...sizeof(int):%2d...sizeof(ushort):%2d...sizeof(long):%2d...sizeof(ulonglong):%2d\n\r", sizeof(char), sizeof(int), sizeof(unsigned short), sizeof(long), sizeof(unsigned long long));
printf("sizeof(A1):%2d...sizeof(A2):%2d...sizeof(A3):%2d...sizeof(A4):%2d\n\r", sizeof(struct A1), sizeof(struct A2), sizeof(struct A3), sizeof(struct A4));
printf("sizeof(B1):%2d...sizeof(B2):%2d...sizeof(B3):%2d...sizeof(B4):%2d\n\r", sizeof(struct B1), sizeof(struct B2), sizeof(struct B3), sizeof(struct B4));
printf("sizeof(C1):%2d...sizeof(C2):%2d...sizeof(C3):%2d...sizeof(C4):%2d...sizeof(C5):%2d\n\r", sizeof(struct C1), sizeof(struct C2), sizeof(struct C3), sizeof(struct C4), sizeof(struct C5));
printf("sizeof(D1):%2d...sizeof(D2):%2d...sizeof(D3):%2d...sizeof(D4):%2d\n\r", sizeof(struct D1), sizeof(struct D2), sizeof(struct D3), sizeof(struct D4));
printf("sizeof(E1):%2d...\n\r", sizeof(struct E1));
return 1;}
g++编译输出结果如下：sizeof(char): 1...sizeof(int): 4...sizeof(ushort): 2...sizeof(long): 8...sizeof(ulonglong): 8sizeof(A1): 1...sizeof(A2): 1...sizeof(A3):40...sizeof(A4):32sizeof(B1):26...sizeof(B2):32...sizeof(B3):40...sizeof(B4):40sizeof(C1):48...sizeof(C2):16...sizeof(C3):32...sizeof(C4):32...sizeof(C5):16sizeof(D1):40...sizeof(D2):40...sizeof(D3):40...sizeof(D4):48sizeof(E1):24...具体的计算方式在代码中已经添加注释。
带有虚函数的类的大小测试：
#include <iostream>
using namespace std;
class A1{ int a; int b; int c; char d; void f(){ cout << "f"; }};
class A2{ int a; int b; int c; char d;};
class A3{ int a; int b; int c; char d; virtual void f(){ cout << "f"; }};
int main(){ cout << "sizeof A1 " << sizeof(A1) << endl; cout << "alignof A1 " << alignof(A1) << endl; cout << "sizeof A2 " << sizeof(A2) << endl; cout << "alignof A2 " << alignof(A2) << endl; cout << "sizeof A3 " << sizeof(A3) << endl; cout << "alignof A4 " << alignof(A3) << endl;
return 0;}
编译运行结果如下：sizeof A1 16alignof A1 4sizeof A2 16alignof A2 4sizeof A3 24alignof A4 8通过结果可知，一个类带有虚函数，类的大小会多8个字节，这8个字节是虚函数表指针的大小，指针类型为长整型long，在32位机器上是4字节，64位机器上是8字节。