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内存管理
- 内存是计算机的重要组成部分，内存是与cpu沟通的桥梁，用来暂存cpu中的运算数据。在早期，程序直接运行在物理内存中，直接操作物理内存，导致内存的利用率较低，地址空间不隔离等问题，这就引入了虚拟内存的概念。
- 虚拟内存是在程序和物理内存之间引入一个中间层，这个中间层就是虚拟内存。虚拟内存实现了对进程地址与物理地址的隔离
- 在linux中，虚拟内存划分为用户空间和内核空间，用户进程只能访问用户空间的虚拟内存，而系统调用、外设中断或者异常等才可以访问内核空间。
- 用户空间分为五个部分：代码段（存储可执行文件）、数据段（存储已经初始化的全局变量、静态变量）、BSS段（存储未初始化的全局变量）、堆区（动态分配的内存段）、栈区（临时创建的局部变量）
- 在计算机中，最小的存储单位是字节，理论上任意的地址都可以通过总线进行访问，每次寻址传输逇数据的大小与cpu的位数有关，常见的cpu的位数有8位，16位，32位，64位。位数越高，单次操作执行的数据量越大，性能越强。
- 操作系统的位数一般与cpu的位数相匹配，32位的cpu可以寻址4GB的内存空间，也可以运行32位的操作系统，同样的，64位的cpu可以运行32位的操作系统，也可以运行64位的操作系统。
内存对齐
- 按照理论上讲，对于任何变量的访问都是可以从任何地址开始访问，但实际上，访问特定类型的变量只能在特定的地址访问，这就需要各个变量在空间上按照一定规则排列，而不是简单的顺序排列，这就是内存对齐。
- 内存对齐说的是首地址对齐，而不是每个变量大小对齐
- 内存对齐是为了方便计算机读写数据
- 在c语言中，可以使用
sizeof()去求取变量占用内存的大小
为什么需要内存对齐
首先需要明确，cpu是按照块来访问内存的，根据不同的平台，块的大小不同，通常是按照2的次方倍字节进行数据读取
对齐的地址一般都是n（n=2、4、8）的倍数
- 一个字节的变量，例如char，存放在任意地址的位置上
- 两个字节的变量，例如short，存放在2的整数倍的地址上
- 四个字节的变量，例如flaot、int，存放在4的整数倍地址上
- 八个字节的变量，例如long long、double，存放在8的整数倍的地址上
内存对齐的规则
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对于标准数据类型（内建数据类型），内存地址是该种数据类型的整数倍，如int类型，地址要是4字节的整数倍；
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对于非标准数据类型，比如结构体，由于结构体通常包含不同类型的数据，因此需要准守一定的规则
- 结构体成员对齐，第一个结构体成员的应该放在偏移地址为0 的地方，往后的每个结构体成员需要从最小长度min_L的整数倍的地方开始存放。min_L通过是该数据类型的长度和计算机默认存储模式长度取最小值确定（比如32位机器中int型占4个字节，机器默认存储是8个字节，那么存储是按照4的整数倍进行，如果机器默认存储是2个字节，那么存储是按照2的整数倍进行）
- 结构体的总大小，即
sizeof（）的计算结果，是结构体内部占用最大字节的数据类型长度 和机器默认存储模式字节长度 的最小值 的整数倍，不足需要补齐。 - 结构体嵌套时，如果结构体M中包含结构体N，还是按照最大字节成员类型大小对齐，但是结构体N的起点为N内部最大字节成员的整数倍（如，结构体M中嵌套结构体N，N中有int char 和double ，那么N应该从8的整数倍开始）
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对于数组成员：比如 char a[5]，它的对齐方式和连续写 5 个 char 类型变量是一样的，也就是说它还是按一个字节对齐。
-
含联合体成员：取联合体中最大类型的整数倍地址开始存储
举例说明
c
//假设默认存储8个字节//
typedef struct Student1{
int a ;// 从4的倍数开始，0-3
char b://从1的倍数开始，4（实际占用4-7）
double c;//从8的倍数开始，8-15
float d;//从4的倍数开始，16（16-19）
}Student1；
//结构体内部对齐后大小20个字节（0-19）；整体对齐，要满足最大字节类型的整数倍，即8的整数倍，故为24，即sizeof（Student1）=24
c
//嵌套结构体
typedef struct Student2{
char a ;// 从1的倍数开始，0（0-7）
Student1 b://从内部成员最大字节整倍数开始，即从8开始存储，（占用第8-31字节）
double c;//从8的倍数开始，即32-39
}Student2；
//结构体内部对齐后大小40个字节（0-19）；整体对齐，要满足最大字节类型的整数倍，即8的整数倍，故为40，即sizeof（student）=40
c
//含有数组
struct stu1 {
char a[18];//从1的倍数开始0-17（实际0-23）
double b;//从8的倍数开始24-31
char c;//从1的倍数开始32（实际32-35）
int d;//从4的倍数开始36-39
short e;//从2的倍数开始40-41
}；
//结构体对齐后占42个字节，整体对齐后满足最大类型的整数倍，即8的整数倍，所以sizeof（stu1）=48结果展示：
c
struct stu1 {
char a[18];//0-17（实际0-19）
int b[3];//20-31
short c;//32-33
char d;//34，实际34-35
int e;//36-39
short f;//40-41
};
//结构体对齐后占41个字节，整体对齐满足最大类型的整数倍，即4的倍数，所以sizeof（）=44结果展示：
c
//枚举类型：4个字节
enum DAY {
MON = 1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN
};
struct stu1 {
char a[5];//0-4
char b[3];//5-7
enum DAY day;//枚举类型占4个字节，4的倍数，8-11
int *c;//linux64下指针占8个字节，8的倍数，16-23
short d;//24-25
int e;//28-31
};
//结构体对齐占32字节，sizeof是8的倍数也是32字节结果展示：
c
//结构体嵌套
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct stu2 {
char x;
int y;
double z;
char v[6];
}stu2;//这里以8的倍数开始对齐
typedef struct stu1 {
union u1 {
int a1;
char a2[5];
}a;//联合体：取union中最大的一个变量类型的大小，这里是a2
stu2 b;
int c;
}stu1;
int main(){
printf("%d\n",sizeof(stu1));//输出结果是40
return 0;
}结果展示：
c
struct stu2 {
char x;
int y;
double z;
char v[6];
};//以8的倍数来对齐
struct stu1 {
char a;
struct stu2 b;
int c;
};//sizeof=40，sizeof是8的倍数结果展示：
两个函数
attribute((packed))：取消变量对齐，按照实际占用字节数对齐（就是让变量之间排列紧密，不留缝隙）。（gcc才支持）
c
struct __attribute__((packed)) stu1 { // 取消内存对齐
char a;
long b;
short c;
float d;
int e;
};//占用19字节=1+8+2+4+4结果展示：
#pragma pack (n)：让变量强制按照 n 的倍数进行对齐，并会影响到结构体结尾地址的补齐（详见四的通常情况下关于结尾地址补齐的描述）。
c
#pragma pack (2) // 强制以 2 的倍数进行对齐
struct stu1 {
short a;
int b;
long c;//linux64中long占8个字节
char d;
};//占用16字节
#pragma pack () // 取消强制对齐，恢复系统默认对齐结果展示：
上面例子展示的都是以centos7，64位系统进行展示的
ps：各种操作系统基本类型所占大小
