محاذاة الذاكرة في هياكل C: فهم تناقض الحجم

عند العمل مع بنيات C، تلعب محاذاة الذاكرة دورًا حاسمًا في تحديد الحجم الفعلي حجم البنية في الذاكرة تشير محاذاة الذاكرة إلى وضع بنيات البيانات في عناوين الذاكرة القابلة للقسمة على حدود محددة. وهذا يضمن الوصول الفعال للبيانات وتحسين الأداء.

فكر في جهاز 32 بت حيث يتم ضبط محاذاة الذاكرة عادةً على 4 بايت. في هذا السياق، بنية مكونة من عدة أعضاء قصيرة غير موقعة، مثل:

typedef struct {
    unsigned short v1;
    unsigned short v2;
    unsigned short v3;
} myStruct;

يتوقع المرء أن يكون حجم ذاكرة هذه البنية 8 بايت (3 × 2 بايت). ومع ذلك، يقوم عامل التشغيل sizeof(myStruct) بإرجاع 6 بايت فقط. يمكن أن يعزى هذا التناقض إلى متطلبات المحاذاة.

في المثال الأول، يحتل كل عضو قصير 2 بايت. نظرًا لأن حد المحاذاة هو 4 بايت، فلا يتم إدراج أي حشوة بين الأعضاء. وبالتالي، يبقى الحجم الإجمالي عند 6 بايت.

في المقابل، يؤدي إدخال عضو int إلى البنية، كما هو موضح أدناه، إلى تغيير سلوك المحاذاة:

typedef struct {
    unsigned short v1;
    unsigned short v2;
    unsigned short v3;
    int i;
} myStruct;

في هذه الحالة، يتطلب العضو int حدود محاذاة 4 بايت. لضمان تلبية هذا المطلب، يتم إدراج 2 بايت من الحشو بين آخر عضو قصير غير موقع (v3) والعضو int (i). ينتج عن هذا حجم إجمالي يبلغ 12 بايت (6 بايت من البيانات في الشورتات، و2 بايت من الحشو، و4 بايت من البيانات في int).

لذلك، ينشأ الاختلاف في حجم الذاكرة بين البنيتين من متطلبات المحاذاة لأنواع أعضائها. في البنية الأولى، يتم استيفاء حدود المحاذاة بواسطة الأعضاء القصيرة أنفسهم، بينما في البنية الثانية، يلزم وجود حشوة إضافية لتلبية حدود المحاذاة للعضو int.