c++-内存管理-内存对齐方式

2024-05-17 17:30:33

内存对齐是什么

是一个数据类型所能存放的内存地址的属性，这个属性是一个无符号的整数，并且这个整数必须是2的N次方，当为8时，指这个数据类型所定义出来的变量内存地址都是8的倍数。

为什么需要内存对齐

使用字节对齐将会提高系统的性能。如果int 4个字节在奇数位置，有些系统会直接报错；如果不报错，对于32位的cpu需要读取两次。

内存对齐的实现

数据在内存中的存放不是紧挨着的，会出现一些空隙。sizeof的结果会不一样。

struct MyStruct{

char a;

int b;

short c;

long long d;

char e;

};

直接相加是16，但是32位系统，它的结果是32.

struct MyStruct{

char a;

char pad_0[3];

int b;

short c;

char pad_1[6];

long long d;

char e;

char pad_2[7];

};

堆内存的对齐

malloc分配内存的时候，不理会内存的对齐方式，使用当前平台默认的最大对齐数来进行对齐。如果64位系统使用16位对齐；如果定义的内存对齐超过了范围，不能直接使用malloc来分配。

用alignas指定内存对齐的大小

alignas(32) long long a=0;

用alignof和std::alignment_of来获取内存对齐大小

alignof(myStruct)

std::alignment_of<Mystruct>::value;

内存对齐的类型

std::aligned_storage看成一个内存对齐的缓冲区

template<std::size_t len, std::size_t Align>

struct aligned_storage;

Len:表示存储类型的size

Align:表示该类型的对齐大小

typedef std::aligned_storage<sizeof(A),aligned(A)>::type Aligned_A;

Aligned_A a,b;

new (&a) A(10,20);

为什么使用aligned_storage

分配一块单独的内存如new_char[32],之后再使用placement new再这块内存上构建对象

char xx[32];

::new (xx) Mystruct；

char[32]是1字节对齐的，xx很可能并在Mystruct对齐的位置上。这个时候调用placement new会引起效率问题。

std::max_align_t和std::align

max_align_t：用来返回最大默认对齐的类型。

std::align:用来在一大块内存当中获取一个符合指定内存要求的地址。

char buffer[]="............";

void *pt=buffer;

std::size_t space=sizeof(buffer)-1;

std::align(alignof(int),sizeof(char),pt,space);

在pt中这个大内存中，指定内存对齐为aligneof(int),找到一块sizeof(char)大小的内存，并且在找到这块内存后，将地址放入到pt，将buffer从pt开始的长度放入space。

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