内存对齐

¶内存布局

clang++ -Xclang -fdump-record-layouts -c main.cpp

• 多态对象的起始是虚函数表。
• 按继承顺序排布各个类，声明顺序排布各个成员，需要结合对齐规则。

struct BaseA {
   BaseA() = default;
   virtual ~BaseA() = default;
   void FuncA() {}
   virtual void testA() {
       printf("BaseA testA\n");
   }
   int a;
   int b;
};
struct BaseB {
   BaseB() = default;
   virtual ~BaseB() = default;
   void FuncB(){}
   virtual void testB() {
       printf("BaseB testB\n");
   }
   int c;
   int d;
};
struct Derive : public BaseA, public BaseB {
   virtual void testA() override {
       printf("Derive testA\n");
   }
   virtual void testB() override {
       printf("Derive testB\n");
   }
};
// -fdump-record-layouts
*** Dumping AST Record Layout
     0 | struct Derive
     0 |   struct BaseA (primary base)
     0 |     (BaseA vtable pointer)
     8 |     int a
    12 |     int b
    16 |   struct BaseB (base)
    16 |     (BaseB vtable pointer)
    24 |     int c
    28 |     int d
       | [sizeof=32, dsize=32, align=8,
       |  nvsize=32, nvalign=8]
// -fdump-vtable-layouts
Vtable for 'Derive' (11 entries).
   0 | offset_to_top (0)
   1 | Derive RTTI
       -- (BaseA, 0) vtable address --
       -- (Derive, 0) vtable address --
   2 | Derive::~Derive() [complete]
   3 | Derive::~Derive() [deleting]
   4 | void Derive::testA()
   5 | void Derive::testB()
   6 | offset_to_top (-16)
   7 | Derive RTTI
       -- (BaseB, 16) vtable address --
   8 | Derive::~Derive() [complete]
       [this adjustment: -16 non-virtual]
   9 | Derive::~Derive() [deleting]
       [this adjustment: -16 non-virtual]
  10 | void Derive::testB()
       [this adjustment: -16 non-virtual]

一个小细节：虚析构函数占用了虚函数表中的两个entry

为什么要内存对齐？

• CPU效率，访存往往会取连续的一段（如64字节）进行cache
• CPU限制，比如只能以word（如4字节）为单位进行访存。此时非word的倍数就是未对齐访存，有些处理器直接不支持，而支持的处理器也需要更多条指令
• 并发的false sharing问题

¶pragma

指示编译器以特定对齐方式对齐结构体成员，其中对齐单位=min(n, 结构体成员的最大大小)

gcc默认n=4。

每个成员的偏移值都是min(对齐单位, 该成员大小)的整数倍，且整个结构体的大小也是对齐单位的整数倍。

#pragma pack(n)
struct A {

};
alignof(A); // 查看结构体的对齐单位

¶attribute

__attribute((packed)); // 设置紧凑排布，即对齐单位为1
__attribute((aligned(x))); // 设置结构体的起始地址以及整体大小均为x的倍数（保证结构体的整体大小是x的倍数可以在使用结构体数组时使得每个结构体都是对齐的）

¶alignas

作用类似于__attribute((aligned(x)))

alignas(x);