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最近遇到结构体内存对齐的问题,发现自己一知半解,于是在网上搜集了些资料,总结如下。
一、规则
每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n),n=1,2,4,8,16来改变这一系数,其中的n就是你要指定的“对齐系数”,VC++默认 n = 8。对齐分两步,第一步:数据成员对齐;第二步:结构体对齐。
- 数据成员对齐: 每个结构体成员所分配的存储位置与起始点的偏移量必须能够整除min(对齐系数,成员字节数)。
- 结构(或联合)的整体对齐: 整个结构体所占存储空间要能整除min(max(成员字节数),对齐系数)。
综合上面两点规则推断:当所有数据成员长度 都 小于 #pragma pack的n值时,这个n值的大小将不产生任何效果。
二、实例说明
为节省时间,只举例说明“对齐系数”为 2 和 8 时的情形。
(一)对齐系数为2
1、成员数据对齐。
#pragma pack(2) struct test_t { int a; /* 长度4 > 2 按2对齐;起始offset=0 0%2=0;存放位置区间[0,3] */ char b; /* 长度1 < 2 按1对齐;起始offset=4 4%1=0;存放位置区间[4] */ short c; /* 长度2 = 2 按2对齐;起始offset=6 6%2=0;存放位置区间[6,7] ,前面空了一个字节*/ char d; /* 长度1 < 2 按1对齐;起始offset=8 8%1=0;存放位置区间[8] */ }; #pragma pack()
成员总大小= 9
2、整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 2) = 2
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 10 /* 10%2=0 */
为了更好地说明问题,下面调换一下c和d的位置,再看一下对齐情况。
1、成员数据对齐。
#pragma pack(2) struct test_t { int a; /* 长度4 > 2 按2对齐;起始offset=0 0%2=0;存放位置区间[0,3] */ char b; /* 长度1 < 2 按1对齐;起始offset=4 4%1=0;存放位置区间[4] */ char d; /* 长度1 < 2 按1对齐;起始offset=8 8%1=0;存放位置区间[5] */ short c; /* 长度2 = 2 按2对齐;起始offset=6 6%2=0;存放位置区间[6,7] */ }; #pragma pack()
成员
总大小 = 8
2、整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 2) = 2
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 8 /* 8%2=0 */
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 8 /* 8%2=0 */
(二) 对齐系数为8
1、成员数据对齐。
#pragma pack(8) struct test_t { int a; /* 长度4 < 8 按4对齐;起始offset=0 0%4=0;存放位置区间[0,3] */ char b; /* 长度1 < 8 按1对齐;起始offset=4 4%1=0;存放位置区间[4] */ short c; /* 长度2 < 8 按2对齐;起始offset=6 6%2=0;存放位置区间[6,7] ,前面空一个字节*/ char d; /* 长度1 < 8 按1对齐;起始offset=8 8%1=0;存放位置区间[8] */ }; #pragma pack()
成员总大小 = 9
2、整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char),8) = 4
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12/* 12%4=0 */
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12/* 12%4=0 */