云里雾里

C的内存对齐

十月 19th, 2006

没看C标准的相关部分，懒的，没查e文的，觉得中文的讲得还可以。（用关键字“C byte alignment”）

搜了一些文档，大概有了了解，又是体系结构不统一、实现不统一等等造成的，sigh。

下面内容大部分从不同的url里摘出来的，不去细分谁是谁了。

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不对齐的数据存取在x86上影响速度，因为在不对齐的时候，对一个不超过32位的变量的访问，可能需要超过1次的内存读取。

对齐即是多分配一些字节，填充无用数据。填充的位置可以是结构的中间和尾端。主要遵循的原则，总而言之就是一个：结构以其成员的最大占位为基本单位分配空间，将所有变量逐个填充进去，填不满的补足，直到结构的最后一个变量。
这样，同样的变量成员，放置的先后顺序不一样，结构空间可能也不一样。所以一般遵循把大尺寸的数据变量放在前面，以节约内存：）

编译选项和编译指令（#pragma pack）可以去用户自定制对齐规则。

对齐规则：
1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。
2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行。
3、结合1、2颗推断：当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果。

另外就是，x86架构（不清楚是仅硬件相关还是跟os也有关系，好像win和linux都这样的）中，地址空间的布局中，堆向高地址增长，栈向低地址增长。

对于连续的两个栈上变量，发现不同编译器对局部变量的地址分配还有有些区别的。vc6(cl)，对单个变量，不管是1个byte，还是2个byte，均分配4个byte的空间，而gcc对单个变量，也是采用压缩的对齐方式。两个连续的1 byte，如果可能，就放在同一个4byte之内了。(在同一台x86的机器上测试过，win2k， gcc3.3.1(MinGW), vc6)

1. 常发性内存泄漏。发生内存泄漏的代码会被多次执行到，每次被执行的时候都会导致一块内存泄漏。
2. 偶发性内存泄漏。发生内存泄漏的代码只有在某些特定环境或操作过程下才会发生。常发性和偶发性是相对的。对于特定的环境，偶发性的也许就变成了常发性的。所以测试环境和测试方法对检测内存泄漏至关重要。
3. 一次性内存泄漏。发生内存泄漏的代码只会被执行一次，或者由于算法上的缺陷，导致总会有一块仅且一块内存发生泄漏。比如，在类的构造函数中分配内存，在析构函数中却没有释放该内存，所以内存泄漏只会发生一次。
4. 隐式内存泄漏。程序在运行过程中不停的分配内存，但是直到结束的时候才释放内存。严格的说这里并没有发生内存泄漏，因为最终程序释放了所有申请的内存。但是对于一个服务器程序，需要运行几天，几周甚至几个月，不及时释放内存也可能导致最终耗尽系统的所有内存。所以，我们称这类内存泄漏为隐式内存泄漏。

从用户使用程序的角度来看，内存泄漏本身不会产生什么危害，作为一般的用户，根本感觉不到内存泄漏的存在。真正有危害的是内存泄漏的堆积，这会最终消耗尽系统所有的内存。从这个角度来说，一次性内存泄漏并没有什么危害，因为它不会堆积，而隐式内存泄漏危害性则非常大，因为较之于常发性和偶发性内存泄漏它更难被检测到。

浅谈内存泄漏（一）

  对于一个c/c++程序员来说，内存泄漏是一个常见的也是令人头疼的问题。已经有许多技术被研究出来以应对这个问题，比如Smart Pointer，Garbage Collection等。Smart Pointer技术比较成熟，STL中已经包含支持Smart Pointer的class，但是它的使用似乎并不广泛，而且它也不能解决所有的问题；Garbage Collection技术在Java中已经比较成熟，但是在c/c++领域的发展并不顺畅，虽然很早就有人思考在C++中也加入GC的支持。现实世界就是这样的，作为一个c/c++程序员，内存泄漏是你心中永远的痛。不过好在现在有许多工具能够帮助我们验证内存泄漏的存在，找出发生问题的代码。

  内存泄漏的定义

  一般我们常说的内存泄漏是指堆内存的泄漏。堆内存是指程序从堆中分配的，大小任意的（内存块的大小可以在程序运行期决定），使用完后必须显式释放的内存。应用程序一般使用malloc，realloc，new等函数从堆中分配到一块内存，使用完后，程序必须负责相应的调用free或delete释放该内存块，否则，这块内存就不能被再次使用，我们就说这块内存泄漏了。以下这段小程序演示了堆内存发生泄漏的情形：

  void MyFunction(int nSize)

  {

  char* p= new char[nSize];

  if( !GetStringFrom( p, nSize ) ){

  MessageBox(“Error”);

  return;

  }

  …//using the string pointed by p;

  delete p;

  }

例一

  当函数GetStringFrom()返回零的时候，指针p指向的内存就不会被释放。这是一种常见的发生内存泄漏的情形。程序在入口处分配内存，在出口处释放内存，但是c函数可以在任何地方退出，所以一旦有某个出口处没有释放应该释放的内存，就会发生内存泄漏。

  广义的说，内存泄漏不仅仅包含堆内存的泄漏，还包含系统资源的泄漏(resource leak)，比如核心态HANDLE，GDI Object，SOCKET， Interface等，从根本上说这些由操作系统分配的对象也消耗内存，如果这些对象发生泄漏最终也会导致内存的泄漏。而且，某些对象消耗的是核心态内存，这些对象严重泄漏时会导致整个操作系统不稳定。所以相比之下，系统资源的泄漏比堆内存的泄漏更为严重。

  GDI Object的泄漏是一种常见的资源泄漏：

  void CMyView::OnPaint( CDC* pDC )

  {

  CBitmap bmp;

  CBitmap* pOldBmp;

  bmp.LoadBitmap(IDB_MYBMP);

  pOldBmp = pDC->SelectObject( &bmp );

  …

  if( Something() ){

  return;

  }

  pDC->SelectObject( pOldBmp );

  return;

  }

例二

  当函数Something()返回非零的时候，程序在退出前没有把pOldBmp选回pDC中，这会导致pOldBmp指向的HBITMAP对象发生泄漏。这个程序如果长时间的运行，可能会导致整个系统花屏。这种问题在Win9x下比较容易暴露出来，因为Win9x的GDI堆比Win2k或NT的要小很多。

  内存泄漏的发生方式：

  以发生的方式来分类，内存泄漏可以分为4类：

  1. 常发性内存泄漏。发生内存泄漏的代码会被多次执行到，每次被执行的时候都会导致一块内存泄漏。比如例二，如果Something()函数一直返回True，那么pOldBmp指向的HBITMAP对象总是发生泄漏。

  2. 偶发性内存泄漏。发生内存泄漏的代码只有在某些特定环境或操作过程下才会发生。比如例二，如果Something()函数只有在特定环境下才返回True，那么pOldBmp指向的HBITMAP对象并不总是发生泄漏。常发性和偶发性是相对的。对于特定的环境，偶发性的也许就变成了常发性的。所以测试环境和测试方法对检测内存泄漏至关重要。

  3. 一次性内存泄漏。发生内存泄漏的代码只会被执行一次，或者由于算法上的缺陷，导致总会有一块仅且一块内存发生泄漏。比如，在类的构造函数中分配内存，在析构函数中却没有释放该内存，但是因为这个类是一个Singleton，所以内存泄漏只会发生一次。另一个例子：

  char* g_lpszFileName = NULL;

  void SetFileName( const char* lpcszFileName )

  {

  if( g_lpszFileName ){

  free( g_lpszFileName );

  }

  g_lpszFileName = strdup( lpcszFileName );
 
  }

例三

  如果程序在结束的时候没有释放g_lpszFileName指向的字符串，那么，即使多次调用SetFileName()，总会有一块内存，而且仅有一块内存发生泄漏。

  4. 隐式内存泄漏。程序在运行过程中不停的分配内存，但是直到结束的时候才释放内存。严格的说这里并没有发生内存泄漏，因为最终程序释放了所有申请的内存。但是对于一个服务器程序，需要运行几天，几周甚至几个月，不及时释放内存也可能导致最终耗尽系统的所有内存。所以，我们称这类内存泄漏为隐式内存泄漏。举一个例子：

  class Connection

  {

  public:

  Connection( SOCKET s);

  ~Connection();

  …

  private:

  SOCKET _socket;

  …

  };

  class ConnectionManager

  {

  public:

  ConnectionManager(){

  }

  ~ConnectionManager(){

  list::iterator it;

  for( it = _connlist.begin(); it != _connlist.end(); ++it ){

  delete （*it）;
}

  _connlist.clear();

  }

  void OnClientConnected( SOCKET s ){

  Connection* p = new Connection(s);

  _connlist.push_back(p);

  }

  void OnClientDisconnected( Connection* pconn ){

  _connlist.remove( pconn );

  delete pconn;

  }

  private:

  list _connlist;

  };

  例四

  假设在Client从Server端断开后，Server并没有呼叫OnClientDisconnected()函数，那么代表那次连接的Connection对象就不会被及时的删除（在Server程序退出的时候，所有Connection对象会在ConnectionManager的析构函数里被删除）。当不断的有连接建立、断开时隐式内存泄漏就发生了。

  从用户使用程序的角度来看，内存泄漏本身不会产生什么危害，作为一般的用户，根本感觉不到内存泄漏的存在。真正有危害的是内存泄漏的堆积，这会最终消耗尽系统所有的内存。从这个角度来说，一次性内存泄漏并没有什么危害，因为它不会堆积，而隐式内存泄漏危害性则非常大，因为较之于常发性和偶发性内存泄漏它更难被检测到。

1、如果她背叛了你，而你想起她正在和某男亲热而撕心裂肺时，告诉自己：生活属于强者，想赢得一切，先赢得自己。”相信不远的将来你将为今天的分手而庆幸。告诉她“我很好，也祝你快乐”。

　　2、虽然你刻骨铭心的爱她，但当分手已成定局的时候，不要伤害自己，身体是自己的。更不要酗酒然后大哭大嚷说：“我会让你后悔的”，记住这是弱者的表现。如果你真的很伤心，可以一个人到高山上，或大海边，静静的想一个晚上，然后对自己说：“我就是我”

　　3、当你感觉失去她就失去一切的时候，不要灰心。记着：生活不会让一个自信的男人失去未来。只要你不沉沦，没有人能改变你的明天。

　　4、时间能改变一切，不要让记忆占据你的生活，过去了就让它过去了。就像丘吉尔讲的，“永远的为了现在和过去在那里纠缠不清的话，那你很可能就失去未来”。过去已不属于你，而未来却真真切切是你的。

　　5、不要想象她日后的生活，虽然你爱她，但她如何生活已经与你没有多大的关系，如果你总不能摆脱感情的泥潭，步入自己的正轨。那她除了觉得和你分手正确外，还会更加瞧不起你。

　　6、分手后不要刻意表现出你多么的无所谓，要知道你此时的表现更印证了你的心虚，一个心虚的男人不但博得不了她的同情，更会影响你将来的她对你的看法。踏踏实实的做好你通往目标上的每一件事，才是你成熟的表现。

　　7、女人爱强者，虽然这句话描写西方女人更合适。但也许有人会碰到以这句话为借口分手的女人，她们崇尚金钱、崇尚外表、崇尚地位。如果她不屑一顾的抛弃了你，请你不屑一顾的送她走。因为钱，她抛弃了你，你要是个汉子，你要拼命的赚钱，赚钱不是要博回她的芳心，而是要为你将来爱你的老婆和孩子撑起一片美丽的天空。

　　8、如果你用伤害自己的方式来证明你的胆识而赢得她的同情的话，请你放弃这样愚蠢的想法，胆识不是一时激动的决定，即便感情能挽回，也是暂时的，或许造成分手的原因是来自于你自己。胆识与信任来自于生活中的点点滴滴，而不是一时的心血来潮。

　　9、不要临分手还表现的多么的爱你的女人，她有了别的男人，劝你不要把与某某人决斗挂在嘴边，更不要去做，既然她选择了别的男人，她就不值得你去为她再去做什么。记住：值得你去决斗的女人只有两个，一个是你的母亲遇到外来的生命威胁，另一个是刻骨铭心爱你的老婆或女友遭到另一个男人的挑衅。

　　10、笑到最后的才是强者。如果你能掩饰住内心巨大的痛苦而爽朗的笑出你内心的积怨，或者能诡秘的微笑着面对你的任何对手，我知道你是强者

    好久不上来写东西，其实就没怎么写东西的，偶然在baidu上搜了搜“Sukiyaky”这个关键词，第一个蹦出来的居然是我的博客《云里雾里》，然后后边跟着一大串到我博客的连接，哈哈，做梦也没有想到啊，这么多的连接居然是因为那几篇考研大纲。想想真的很讽刺的说。

    考研，上学，感觉已经是哪么的遥远，虽然偶尔还会怀恋一下那时的生活，偶尔也会意淫一把曾经的梦想，但是现实让我清醒的知道，离那样的生活，已经越来越远，再也回不去了。

     加着班，偷偷的写着博客，悄悄的意淫着过去的生活，猛然发现，原来很多的事，都错了，人总是会失去很多，当然也会得到很多，当你为了得到某些东西而决定丢弃某些东西时候，你是否想过，你想得到的真的是你想要的吗？或许没有人会有哪么清楚的去想过，只有在事后权衡的时候才会幡然醒悟，那又怎么样呢，人生本就是一个不断抉择的过程，时间不会给你清醒和反复权衡的机会，永远不要想当初选择另外一条路时会怎么怎么样，唯有将你所抉择的路努力向你想象的方向引导！

     人，永远不要把别人作为自己前进的目标，你走的是自己的路，经历的是自己的人生，是好是坏，去品味的都是你自己，别尝试着去体验别人的生活