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c/c++数据对齐

2012-04-13 16:14 281 查看
为了避免混淆,做如下规定,以下代码若不加特殊说明都运行于32位平台,结构体的默认对齐值是8,各数据类型所占字节数分别为

char占一个字节
int占四个字节
double占八个字节。


两个例子

请问下面的结构体大小是多少?

struct Test
{
char c ;
int i ;
};
复制代码

这个呢?

struct Test1
{
int i ;
double d ;
char c ;
};
复制代码

在公布答案之前先看一下对齐的规则。


对齐规则

一般来说,结构体的对齐规则是先按数据类型自身进行对齐,然后再按整个结构体进行对齐,对齐值必须是2的幂,比如1,2, 4, 8, 16。如果一个类型按n字节对齐,那么该类型的变量起始地址必须是n的倍数。比如int按四字节对齐,那么int类型的变量起始地址一定是4的倍数,比如0x0012ff60,0x0012ff48等。


数据自身的对齐

数据自身的对齐值通常就是数据类型所占的空间大小,比如int类型占四个字节,那么它的对齐值就是4


整个结构体的对齐

整个结构体的对齐值一般是结构体中最大数据类型所占的空间,比如下面这个结构体的对齐值就是8,因为double类型占8个字节。

struct Test2
{
int i ;
double d ;
};
复制代码


例子答案

有了上面的基础,再回过头去看看一开始的两个例子
先看结构体Test
1 c是char类型,按1个字节对齐
2 i是int类型,按四个字节对齐,所以在c和i之间实际上空了三个字节。
整个结构体一共是1 + 3(补齐)+ 4 = 8字节。



再看Test1
i是int类型,按4字节对齐
d是double类型,按8字节对齐,所以i和d之间空了4字节
c是char类型,按1字节对齐。
所以整个结构体是 4(i) + 4(补齐)+ 8(d) + 1(c) = 17字节,注意!还没完,整个结构体还没有对齐,因为结构体中空间最大的类型是double,所以整个结构体按8字节对齐,那么最终结果就是17 + 7(补齐) = 24字节。


书写结构体的建议

我们对Test1做一点改动

struct Test1
{
char c ;
int i ;
double d ;
};
复制代码

这时Test1的大小就变成了16,而不是24了,节省了8个字节!可见结构体中成员的书写顺序对结构体大小的影响还是很大的,一个好的建议是,按照数据类型由小到大的顺序进行书写。


如何查看结构体的对齐值


使用预处理命令

#pragma pack(show)
该命令来查看当前的对齐值,但是要注意的是,结果是以warning的形式输出的,所以要在VS的警告窗口中才看得见,如下
warning C4810: value of pragma pack(show) == 8


使用Visual Studio选项(以Visual Studio 2008为例)

Projects-Properties-Configuration Properties-C/C++-Code generation-Struct Member Alignment, 如果没有修改过,则默认值是Default,即8字节对齐。


如何修改结构体的对齐值


使用预处理指令

#pragma pack(num)
num是结构体的对齐值,比如下面的例子按四个字节对齐。
#pragma pack(4)


使用Visual Studio选项(以Visual Studio 2008为例)

Projects-Properties-Configuration Properties-C/C++-Code generation
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