golang 和 C++ 的内存对齐

内存对齐规则

  1. 有效对齐值是固定值和结构体中最长数据类型长度中较小的那个。固定值系统默认为 32 位是 4, 64 位是 8,#pragma pack(n)设置了则是对应的 n。
  2. 结构体第一个成员的 offset 为 0,以后每个成员相对于结构体首地址的 offset 都是 min{该成员大小, 有效对齐值}的整数倍,如有需要编译器会在成员之间加上填充字节。
  3. 结构体的总大小为 有效对齐值 的整数倍,如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节。

C++内存对齐

常见类型占用内存大小

类型/编译器 16 位编译器 32 位编译器 64 位编译器
bool 1 1 1
char 1 1 1
char* 2 4 8
int 2 4 4
float 4 4 4
double 8 8 8
long long 8 8 8

例子

#include <iostream>
#include <stdint.h>
using namespace std;
// #pragma pack(4)
class Part1 {
    bool a;
    int32_t b;
    int8_t c;
    int64_t d;
    char e;
};

class Part2 {
    char e;
    int8_t c;
    bool a;
    int32_t b;
    int64_t d;
};

int main(void){
    Part1 part1;
    Part2 part2;

    printf("part1 size: %zu\n", sizeof(part1));
    printf("part2 size: %zu\n", sizeof(part2));
}
// output:
// part1 size: 32,   if pack(4): part1 size: 24
// part2 size: 16

golang 内存对齐

常见类型占用内存大小

类型/编译器 64 位编译器
bool 1
byte 1
uintptr 8
int 8
float64 8
string 16

例子

package main
import (
    "fmt"
    "unsafe"
)

type Part1 struct {
    a bool
    b int32
    c int8
    d int64
    e byte
}

type Part2 struct {
    e byte
    c int8
    a bool
    b int32
    d int64
}

func main() {
    part1 := Part1{}
    part2 := Part2{}

    fmt.Printf("part1 size: %d, align: %d\n", unsafe.Sizeof(part1), unsafe.Alignof(part1))
    fmt.Printf("part2 size: %d, align: %d\n", unsafe.Sizeof(part2), unsafe.Alignof(part2))
}
// part1 size: 32, align: 8
// part2 size: 16, align: 8

例子分析

仅讨对齐固定值为 8 时 Part1 的情况,例子中的 a,b,c,d,e 占用大小分别为 1,4,1,8,1。填充字节用 0 表示,|之间表示 8 字节空间:

  1. a 偏移为 0,|a…
  2. b 偏移为 4 的整数倍,|a000b|…
  3. c 偏移为 1 的整数倍,|a000b|c…
  4. d 偏移为 8 的整数倍,|a000b|c0000000|d|…
  5. e 偏移为 2 的整数倍,|a000b|c0000000|d|e…
  6. 整个结构体对齐,补齐为 8 的整数倍,|a000b|c0000000|d|e0000000|
  7. 得出总大小为 32

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