struct example1 ;
struct example2 ;
#pragma pack()
在 原來那篇日誌中,通過寫程式測試發現規律後,便推測上述的strurct example2的結構大小應該是24個位元組,但ygone網友在vs2008上得到的結果是16個位元組,自己這才寫程式在vc6.0, vs2008, gcc上測試,得到的結果都是16個位元組。
struct example2資料結構的大小是16個位元組,這個值是這樣計算出來的:
1(char c) + 3(padding) + 8(struct example1 e) + 2(short s) + 2(padding) = 16。
struct example1的大小是8位元組,這個非常明顯。
為什麼struct example2的大小要如此計算呢?通過學習,總結出資料結構記憶體邊界對齊的三條原則,如下:
原 則一:記憶體邊界對齊是為了簡化cpu和記憶體之間的介面設計,提高記憶體讀寫的效率。每一種原子資料在儲存時都有兩個屬性:它的起始位址約束和它本身的大小。 在windows下,可以使用__alignof(type)來檢視type型別的起始位址約束,char是1,short是2,int是4, double是8等等。在linux下,char是1,short是2,其他都是4。
原則二:對於非原子型別的組合型別,比如struct, union, class等,它的起始位址約束必須能夠滿足它的所有資料成員的起始位址約束。即,整體必須照顧到每乙個組成部分。
原則三:對於乙個組合型別s,分配乙個s型別的陣列,則s中每個s物件都必須滿足s的起始位址約束。原則三的結果是,乙個組合型別,很有可能為了滿足它自身的起始位址約束而在它的後面填充一些位元組。
現在來看為什麼struct example2的大小應該那樣計算:
sizeof(struct example2) = sizeof(char) + padding_c_e + sizeof(struct example1) + padding_e_s + sizeof(short) + padding_end
先要計算struct example1的大小:
sizeof(struct example1) = sizeof(short) + padding_a_b + sizeof(long) + padding_end
alignof(short) = 2, alignof(long) = 4,所以short a之後必須填充兩個位元組才能保證long b的起始位址是4的整數倍,所以padding_a_b = 2。
那 麼alignof(struct example1)是多少呢?根據原則二,alignof(struct example1)必須滿足成員a和b的對齊約束。假設struct example1物件的起始位址是x,x必須是2的整數倍以保證成員a能對齊,同時x+offset(b) = x+4必須是4的整數倍以保證成員b能對齊,要使x+4是4的整數倍,x也必須是4的整數倍,所以align(struct example1) = 4。現在:
sizeof(struct example1) = 2 + 2 + 4 + padding_end = 8 + padding_end,因為alignof(struct example1) = 4,所以末尾不需要填充,因此:
sizeof(struct example1) = 2 + 2 + 4 = 8。
現在計算struct example2的大小:
sizeof(struct example2) = sizeof(char) + padding_c_e + sizeof(struct example1) + padding_e_s + sizeof(short) + padding_end
= 1 + padding_c_e + 8 + padding_e_s + 2 + padding_end
因為alignof(struct example1) = 4,所以padding_c_e = 3,這樣1+3為4的整數倍。
因為alignof(short) = 2,而1+3+8就是2的整數倍,所以padding_e_s = 0
根據計算alignof(struct example1)的過程,可以計算出alignof(struct example2) = 4,而1 + 3 + 8 + 2 = 14,不是4的整數倍,所以padding_end = 2。
最終:sizeof(struct example2) = 1 + 3 + 8 + 0 + 2 + 2 = 16
如果使用的#pragma pack(2)結果又怎麼樣呢?
此 時,在struct example1中,alignof(long)=4,但是因為#pragma pack(2),所以long b的偏移量不需要填充就能滿足2位元組對齊的要求,所以sizeof(struct example1) = 2 + 4 = 6, alignof(struct example1) = 2
所以sizeof(struct example2) = sizeof(char) + padding_c_e + sizeof(struct example1) + padding_e_s + sizeof(short) + padding_end
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