內(nèi)存對齊

先看如下代碼：

結(jié)構(gòu)體Test1占用了多少字節(jié)？如果事先不知道內(nèi)存對齊的話，答案肯定是：1個(gè)字節(jié)（char）+ 4個(gè)字節(jié)（int）+ 1個(gè)字節(jié)（char） = 6個(gè)字節(jié)。

事實(shí)上，Test1結(jié)構(gòu)體占用了12個(gè)字節(jié)，從DEBUG模式下Watch1觀察：

OK，不就猜少了6個(gè)字節(jié)嗎？有什么影響嗎？先不說影響吧，咱們先來看看單片機(jī)內(nèi)存里的實(shí)際情況。從上圖看到，結(jié)構(gòu)體變量的首地址是0x200018F4，通過Keil的Memory1可以看到結(jié)構(gòu)體Text1在內(nèi)存的分布，如下圖所示。

將Test1的內(nèi)存分布提取出來，如下圖所示，因?yàn)閮?nèi)存對齊的原因，有6個(gè)字節(jié)被填充了。換句話說，這6個(gè)字節(jié)被浪費(fèi)了，無法被其他資源使用了（因?yàn)榫幾g器將這些內(nèi)存規(guī)劃給結(jié)構(gòu)體Test1了）。此時(shí)，如果使用結(jié)構(gòu)體Text1在堆內(nèi)存大量地定義變量的話，將會(huì)造成非常嚴(yán)重的內(nèi)存浪費(fèi)（內(nèi)存碎片化），浪費(fèi)的內(nèi)存 = 6 * N（N表示結(jié)構(gòu)體變量的個(gè)數(shù)）。比如用結(jié)構(gòu)體Text1定義1000個(gè)結(jié)構(gòu)體變量，浪費(fèi)的內(nèi)存 = 6 * 1000 = 6000 Byte（非常接近6K內(nèi)存）。

好了，假如我是懂得內(nèi)存對齊的原理的，那么我可以這樣去優(yōu)化結(jié)構(gòu)體Text1。

接著，從Debug里觀察看看：

最后，去Memory1觀察內(nèi)存的分布情況：

再將結(jié)構(gòu)體Text1的內(nèi)存分布提取出來分析一下，將成員b與成員c互換位置后，被填充的字節(jié)數(shù)變成2，成功地優(yōu)化了4個(gè)字節(jié)的碎片。如果用Text1的結(jié)構(gòu)體去定義1000個(gè)結(jié)構(gòu)體變量的話，那么1000 * 6的碎片內(nèi)存被優(yōu)化成1000 * 2的碎片內(nèi)存，成功改善了1000 * 4(接近4K的內(nèi)存）啊。

三、在內(nèi)存對齊話題下的sizeof與offsetof宏

首先，在main.c包含頭文件stddef.h。

回到最初的例子，代碼如下：

3.1、sizeof

通過sizeof操作符能夠得出一個(gè)結(jié)構(gòu)的整體長度，包括因邊界對齊而跳過的那些字節(jié)。

3.2、offsetof宏

考慮到內(nèi)存對齊的因素，想確定結(jié)構(gòu)體里某個(gè)成員的實(shí)際位置，可以使用offsetof宏得到。比如我想得到成員b在結(jié)構(gòu)體Test1的實(shí)際位置（包括內(nèi)存對齊因素）。

3.3、Debug

進(jìn)入Debug模式觀察sizeof與offsetof的返回值分別是12與4。

總結(jié)

本篇文章就到這里了，希望能給你帶來幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容！

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