奇怪的C++内存分配

Question

我用C++创建了一个简单的类Storer，用于内存分配。它包含六个字段变量，所有这些变量都在构造函数中赋值：

int x;
int y;
int z;
char c;
long l;
double d;

我对这些变量是如何存储的很感兴趣，所以我编写了以下代码：

Storer *s=new Storer(5,4,3,'a',5280,1.5465);
cout<<(long)s<<endl<<endl;
cout<<(long)&(s->x)<<endl;
cout<<(long)&(s->y)<<endl;
cout<<(long)&(s->z)<<endl;
cout<<(long)&(s->c)<<endl;
cout<<(long)&(s->l)<<endl;
cout<<(long)&(s->d)<<endl;

我对输出非常感兴趣：

33386512

33386512
33386516
33386520
33386524
33386528
33386536

cout<<sizeof(s->c)<<endl;
cout<<sizeof(Storer)<<endl;
cout<<sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(int)+sizeof(char)+sizeof(long)+sizeof(double)<<endl;

1
32
29

Answer 1

数据对齐和编译器填充打招呼！

CPU没有类型的概念，它在32位（或64位、128位(SSE)或256位(AVX)中得到了什么--让我们简单地保持32）寄存器需要正确地对齐，以便正确有效地处理。想象一个简单的场景，您有一个char，后面跟着一个int。在32位体系结构中，字符为1字节，整数为4字节。

一个32位寄存器必须打破它的边界，只接受3个字节的整数，并将第4个字节留给“第二次运行”。它不能以这种方式正确地处理数据，所以编译器将添加填充以确保所有的东西都得到有效的处理。这意味着根据所讨论的类型添加一定量的填充。

阅读更多关于数据对齐的信息，当您处理诸如SSE（128位regs）或AVX（256位regs）之类的指令集扩展时，数据对齐非常方便，因此必须特别小心，以便不会破坏向量化的优化（对于SSE在16字节边界上对齐，16*8->128位）。

phonetagger在评论中提出了一个有效的观点，即存在可以通过预处理器分配的pragma指令，以强制编译器以用户和程序员指定的方式对齐数据。但是像#pragma pack(...)这样的指令是对编译器的一个声明，说明您知道自己在做什么，什么对您最好。一定要这样做，因为如果您不能适应您的环境，您可能会经历各种惩罚--最明显的是使用您没有自己编写的外部库，这些库在打包数据的方式上有所不同。

事情发生冲突就会爆炸。最好的建议是在这种情况下要谨慎，并真正与手头的问题密切相关。如果你不确定，就把它留给默认值吧。如果您不确定，但必须使用SSE这样的方法，其中对齐是最重要的（不是默认的，也不是简单的），请在线查阅各种资源或在这里询问另一个问题。