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C++----字节对齐方式

整理自http://www.cppblog.com/andxie99/archive/2006/10/26/14230.html

字节对齐的细节和编译器实现相关,但一般而言,满足三个准则:

1)             结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除;

2)              结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量(offset)都是该成员大小的整数倍,如果是复合成员则应该是该复合成员最宽基本类型大小的整数倍,如有需要编译器会在成员之间加上填充字节(internal adding);

3)              结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍,如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节(trailing padding)。

对于上面的准则,有几点需要说明:

1)                  基本类型是指前面提到的像char、short、int、float、double这样的内置数据类型,这里所说的“数据宽度”就是指其sizeof的大小。由于结构体的成员可以是复合类型,比如另外一个结构体,所以在寻找最宽基本类型成员时,应当包括复合类型成员的子成员,而不是把复合成员看成是一个整体。但在确定复合类型成员的偏移位置时则是将复合类型作为整体看待。

2)                   VC6例子

struct S3
{
char c1;
S1 s;
char c2
};

S1的最宽简单成员的类型为int,S3在考虑最宽简单类型成员时是将S1“打散”看的,所以S3的最宽简单类型为int,这样,通过S3定义的变量,其存储空间首地址需要被4整除,整个sizeof(S3)的值也应该被4整除。

c1 的偏移量为0,s的偏移量呢?这时s是一个整体,它作为结构体变量也满足前面三个准则,所以其大小为8,偏移量为4,c1与s之间便需要3个填充字节,而 c2与s之间就不需要了,所以c2的偏移量为12,算上c2的大小为13,13是不能被4整除的,这样末尾还得补上3个填充字节。最后得到 sizeof(S3)的值为16。

通过上面的叙述,我们可以得到一个公式:结构体的大小等于最后一个成员的偏移量加上其大小再加上末尾的填充字节数目,即:
sizeof( struct ) = offsetof( last item ) + sizeof( last item ) + sizeof( trailing padding )

编译器的pack 指令用来调整结构体对齐方式的,不同编译器名称和用法略有不同,VC6中通过#pragma pack实现,也可以直接修改/Zp编译开关。#pragma pack的基本用法为:#pragma pack( n ),n为字节对齐数,其取值为1、2、4、8、16,默认是8,如果这个值比结构体成员的sizeof值小,那么该成员的偏移量应该以此值为准,即是说,结构体成员的偏移量应该取二者的最小值,公式如下:

offsetof( item ) = min( n, sizeof( item ) )

再看示例

#pragma pack(push) // 将当前pack设置压栈保存
#pragma pack(2)// 必须在结构体定义之前使用
struct S1
{
char c;
int i;
};
struct S3
{
char c1;
S1 s;
char c2
};

#pragma pack(pop) // 恢复先前的pack设置

计算sizeof(S1) 时,min(2, sizeof(i))的值为2,所以i的偏移量为2,加上sizeof(i)等于6,能够被2整除,所以整个S1的大小为6。同样,对于 sizeof(S3),s的偏移量为2,c2的偏移量为8,加上sizeof(c2)等于9,不能被2整除,添加一个填充字节,所以sizeof(S3) 等于10。“空结构体”(不含数据成员)的大小不为0,而是1。试想一个“不占空间”的变量如何被取地址、两个不同的“空结构体”变量又如何得以区分呢?于是,“空结构体”变量也得被存储,这样编译器也就只能为其分配一个字节的空间用于占位了。

posted on 2009-03-27 10:39 chatler 阅读(539) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: C++_BASIS

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