CC結(jié)構(gòu)體字節(jié)對齊詳解.docx

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1、C/C++結(jié)構(gòu)體字節(jié)對齊詳解注意：成員對齊有一個重要的條件,即每個成員按自己的方式對齊.其對齊的規(guī)則是,每個成員按其類型的對齊參數(shù)(通常是這個類型的大小)和指定對齊參數(shù)(這里默認是8字節(jié))中較小的一個對齊.并且結(jié)構(gòu)的長度必須為所用過的所有對齊參數(shù)的整數(shù)倍,不夠就補空字節(jié).結(jié)構(gòu)體(struct)的sizeof值，并不是簡單的將其中各元素所占字節(jié)相加，而是要考慮到存儲空間的字節(jié)對齊問題。先看下面定義的兩個結(jié)構(gòu)體.struct{chara;shortb;charc;}S1;struct{chara;charb;s

2、hortc;}S2;分別用程序測試得出sizeof(S1)=6,sizeof(S2)=4可見，雖然兩個結(jié)構(gòu)體所含的元素相同，但因為其中存放的元素類型順序不一樣，所占字節(jié)也出現(xiàn)差異。這就是字節(jié)對齊原因。通過字節(jié)對齊，有助于加快計算機的取數(shù)速度，否則就得多花指令周期。字節(jié)對齊原則結(jié)構(gòu)體默認的字節(jié)對齊一般滿足三個準則：1)結(jié)構(gòu)體變量的首地址能夠被其最寬基本類型成員的大小所整除；2)結(jié)構(gòu)體每個成員相對于結(jié)構(gòu)體首地址的偏移量（offset，即每個成員的起始地址）都是成員自身大小的整數(shù)倍，如有需要編譯器會在成員之間加上

3、填充字節(jié)（internaladding）；3)結(jié)構(gòu)體的總大小為結(jié)構(gòu)體最寬基本類型成員大小的整數(shù)倍，如有需要編譯器會在最末一個成員之后加上填充字節(jié)（trailingpadding）。注意：當結(jié)構(gòu)體成員里面有數(shù)組成員時，如inta[10],要看成10個整形變量才參與計算。通過這三個原則，就不難理解上面兩個struct的差異了.對于structS1,為了使short變量滿足字節(jié)對其準則(2),即其存儲位置相對于結(jié)構(gòu)體首地址的offset是自身大小(short占2個字節(jié))的整數(shù)倍，必須在字節(jié)a后面填充一個字節(jié)以對齊

4、；再由準則(3),為了滿足結(jié)構(gòu)體總大小為short大小的整數(shù)倍，必須再在c后面填充一個字節(jié)。對于structS2,卻不必如上所述的填充字節(jié)，因為其直接順序存儲已經(jīng)滿足了對齊準則。如果將上面兩個結(jié)構(gòu)體中的short都改為int(占4個字節(jié)),那么會怎么樣呢？程序得出sizeof(S1)=12,sizeof(S2)=8利用上面的準則，也不難計算得出這樣的結(jié)果。S1中在a后面填充3個字節(jié)、在c后面填充3個字節(jié)，這樣一共12個字節(jié)；S2中在a、b順序存儲之后填充兩個字節(jié)用以對其，這樣一共就8個字節(jié)。當然，在某些時候

5、也可以設(shè)置字節(jié)對齊方式。這就需要使用#pragmapack。#pragmapack(push)//壓棧保存#pragmapack(1)//設(shè)置1字節(jié)對齊struct{chara;shortb;charc;}S1;#pragmapack(pop)//恢復先前設(shè)置如上所示，將對其方式設(shè)為1字節(jié)對齊，那么S1就不填充字節(jié)，sizeof為各元素所占字節(jié)之和即4。這一點在從外部2進制文件中讀入struct大小的數(shù)據(jù)到struct中,是很有用的.另外，還有如下的一種方式：·__attribute((aligned(n)

6、))，讓所作用的結(jié)構(gòu)成員對齊在n字節(jié)自然邊界上。如果結(jié)構(gòu)中有成員的長度大于n，則按照最大成員的長度來對齊?！_attribute__((packed))，取消結(jié)構(gòu)在編譯過程中的優(yōu)化對齊，按照實際占用字節(jié)數(shù)進行對齊?？战Y(jié)構(gòu)體structS3{};sizeof(S3);//結(jié)果為1“空結(jié)構(gòu)體”（不含數(shù)據(jù)成員）的大小不為0，而是1。試想一個“不占空間”的變量如何被取地址、兩個不同的“空結(jié)構(gòu)體”變量又如何得以區(qū)分呢于是，“空結(jié)構(gòu)體”變量也得被存儲，這樣編譯器也就只能為其分配一個字節(jié)的空間用于占位了。有static

7、的結(jié)構(gòu)體structS4{chara;longb;staticlongc;//靜態(tài)};靜態(tài)變量存放在全局數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，而sizeof計算棧中分配的空間的大小，故不計算在內(nèi)，S4的大小為4+4=8。structS5{charc;inti;};structS6{???charc1;???S5s;???charc2};S5的最寬簡單成員的類型為int，S6在考慮最寬簡單類型成員時是將S5“打散”看的，所以S6的最寬簡單類型為int，這樣，通過S6定義的變量，其存儲空間首地址需要被4整除，整個sizeof(S6)的值也

8、應該被4整除。c1的偏移量為0，s的偏移量呢這時s是一個整體，它作為結(jié)構(gòu)體變量也滿足前面三個準則，所以其大小為8，偏移量為4，c1與s之間便需要3個填充字節(jié)，而c2與s之間就不需要了，所以c2的偏移量為12，算上c2的大小為13，13是不能被4整除的，這樣末尾還得補上3個填充字節(jié)。最后得到sizeof(S6)的值為16。