0

0

C++ 内存对齐(Memory Alignment)是什么?(如何优化结构体的大小)

穿越時空

穿越時空

发布时间:2026-02-12 12:35:18

|

974人浏览过

|

来源于php中文网

原创

结构体大小不等于成员大小之和,因编译器插入填充字节以满足对齐要求;对齐值取成员最大对齐值,结构体总大小需为其整数倍;可通过调整成员顺序或alignas/#pragma pack手动控制。

c++ 内存对齐(memory alignment)是什么?(如何优化结构体的大小)

结构体大小为什么不是成员大小之和?

因为编译器会在成员之间插入填充字节(padding),确保每个成员的起始地址满足其对齐要求。比如 int 通常要求 4 字节对齐,如果前一个成员结束在地址 3,编译器就插 1 字节空隙,让 int 从地址 4 开始。

常见错误现象:sizeof(MyStruct) 比预期大很多,尤其在嵌入式或网络协议打包时导致内存浪费或序列化失败。

  • 对齐值取自成员中「最大对齐要求」,但受 #pragma packalignas 影响
  • 结构体自身对齐要求 = 所有成员对齐要求的最大值(向上取整到 2 的幂)
  • 末尾可能补填充,使整个结构体大小是其自身对齐值的整数倍

怎么手动控制结构体对齐?

两种主流方式:改排列顺序 + 显式对齐约束。前者零成本、最推荐;后者灵活但需谨慎。

使用场景:频繁创建大量实例(如粒子系统、点云数据)、跨平台二进制兼容、DMA 直接访问。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

  • 把大对齐成员(doublelong long、指针)放前面,小的(charbool)塞中间或结尾
  • alignas(1) 强制取消对齐(慎用!可能触发未对齐访问异常)
  • #pragma pack(1) 全局禁用填充(影响后续所有结构体,建议用 push/pop 包裹)

示例:

FineVoice语音克隆
FineVoice语音克隆

免费在线语音克隆,1 分钟克隆你的声音,保留口音和所有细微差别。

下载
struct Bad { char a; double b; char c; }; // sizeof = 24(x86_64)
struct Good { double b; char a; char c; }; // sizeof = 16

如何查某个类型的对齐要求?

别猜,用标准工具查。C++11 起有 alignof 运算符,它返回的是对齐值(不是偏移),类型本身和变量都可查。

容易踩的坑:误把 alignof(T) 当作 sizeof(T);或者在模板里忘记 alignof 是编译期常量,不能用于运行时分支判断。

  • alignof(int) 通常是 4,但取决于平台和 ABI(ARM64 上可能是 4 或 8)
  • alignof(std::max_align_t) 是当前平台支持的最大对齐值(常见为 16)
  • 结构体的 alignof 不等于成员 alignof 之和,而是最大值

什么时候不该优化对齐?

当性能瓶颈不在内存占用,而在缓存行冲突或访问延迟时,盲目压缩反而坏事。比如把原本跨缓存行的两个 int 挤进同一行,可能引发 false sharing。

典型信号:perf 显示高 L1-dcache-load-missescpu_cycles 没降反升;多线程下修改相邻字段出现性能抖动。

  • 高频访问的小结构体(
  • 含虚函数或继承的类,vptr 会固定占 8/16 字节,且影响整体对齐
  • std::vector<t></t> 时,T 对齐会影响分配器行为(尤其是 aligned_alloc

对齐不是越小越好,关键是匹配硬件访问模式和使用上下文。一个被 memcpy 频繁拷贝的结构体,和一个只在栈上临时构造的结构体,优化策略完全不同。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
java基础知识汇总
java基础知识汇总

java基础知识有Java的历史和特点、Java的开发环境、Java的基本数据类型、变量和常量、运算符和表达式、控制语句、数组和字符串等等知识点。想要知道更多关于java基础知识的朋友,请阅读本专题下面的的有关文章,欢迎大家来php中文网学习。

1552

2023.10.24

java基础知识汇总
java基础知识汇总

java基础知识有Java的历史和特点、Java的开发环境、Java的基本数据类型、变量和常量、运算符和表达式、控制语句、数组和字符串等等知识点。想要知道更多关于java基础知识的朋友,请阅读本专题下面的的有关文章,欢迎大家来php中文网学习。

1552

2023.10.24

Go语言中的运算符有哪些
Go语言中的运算符有哪些

Go语言中的运算符有:1、加法运算符;2、减法运算符;3、乘法运算符;4、除法运算符;5、取余运算符;6、比较运算符;7、位运算符;8、按位与运算符;9、按位或运算符;10、按位异或运算符等等。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

236

2024.02.23

php三元运算符用法
php三元运算符用法

本专题整合了php三元运算符相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

127

2025.10.17

golang结构体相关大全
golang结构体相关大全

本专题整合了golang结构体相关大全,想了解更多内容,请阅读专题下面的文章。

342

2025.06.09

golang结构体方法
golang结构体方法

本专题整合了golang结构体相关内容,请阅读专题下面的文章了解更多。

198

2025.07.04

golang结构体相关大全
golang结构体相关大全

本专题整合了golang结构体相关大全,想了解更多内容,请阅读专题下面的文章。

342

2025.06.09

golang结构体方法
golang结构体方法

本专题整合了golang结构体相关内容,请阅读专题下面的文章了解更多。

198

2025.07.04

pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法
pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法

本专题系统整理pixiv网页版官网入口及登录访问方式,涵盖官网登录页面直达路径、在线阅读入口及快速进入方法说明,帮助用户高效找到pixiv官方网站,实现便捷、安全的网页端浏览与账号登录体验。

76

2026.02.13

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C# 教程
C# 教程

共94课时 | 9.4万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4.7万人学习

C++教程
C++教程

共115课时 | 17.7万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号