c++字节对齐知识杂烩

《c++字节对齐知识杂烩》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、C++字节对齐知识杂烩1结构体的sizeof1.1sizeof的定义先看一个结构体：structS1{charc;inti;};sizeof(s1)在VC6中按默认设置得到的结果为8。我们先看看sizeof的定义——sizeof的结果等于对象或者类型所占的内存字节数，好吧，那就让我们来看看S1的内存分配情况：S1s1={'a',0xFFFFFFFF};定义上面的变量后，加上断点，运行程序，观察s1所在的内存，你发现了什么以我的VC6.0(sp6)为例，s1的地址为0x0012FF78，其数据内容如下：0012FF78:61CCCCC

2、CFFFFFFFF发现了什么怎么中间夹杂了3个字节的CC看看MSDN上的说明：Whenappliedtoastructuretypeorvariable,sizeofreturnstheactualsize,whichmayincludepaddingbytesinsertedforalignment.原来如此，这就是传说中的字节对齐啊！一个重要的话题出现了。为什么需要字节对齐计算机组成原理教导我们这样有助于加快计算机的取数速度，否则就得多花指令周期了。为此，编译器默认会对结构体进行处理（实际上其它地方的数据变量也是如此），让宽度为

3、2的基本数据类型（short等）都位于能被2整除的地址上，让宽度为4的基本数据类型（int等）都位于能被4整除的地址上，以此类推。这样，两个数中间就可能需要加入填充字节，所以整个结构体的sizeof值就增长了。让我们交换一下S1中char与int的位置：structS2{inti;charc;};看看sizeof(S2)的结果为多少，怎么还是8再看看内存，原来成员c后面仍然有3个填充字节，这又是为什么啊别着急，下面总结规律。1.2sizeof准则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

4、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）都是成员大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节（internaladding）；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（trailingpadding）。对于上面的准则，有几点需要说明：1)前面不是说结构体成员的地址是其大小的整数倍，怎么又说到偏移量了呢因为有了第1点存在，所以我们就可以只考虑成员的偏移量，这样思考起来简单。想想为什么。结构体某个成员相对于结构体首地址

5、的偏移量可以通过宏offsetof()来获得，这个宏也在stddef.h中定义，如下：#defineoffsetof(s,m)(size_t)&(((s*)0)->m)解释：(s*)0为申请一个s变量，从0位置为其分配内存（安装结构的定义）。例如，想要获得S2中c的偏移量，方法为size_tpos=offsetof(S2,c);//pos等于42)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

6、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。这里叙述起来有点拗口，思考起来也有点挠头，还是让我们看看例子吧（具体数值仍以VC6为例，以后不再说明）：structS3{charc1;S1s;charc2};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

7、。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(lastitem)+sizeof(lastitem)+sizeof

8、(trailingpadding)1.1pack指令到这里，朋友们应该对结构体的sizeof有了一个全新的认识，但不要高兴得太早，有一个影响sizeof的重要参量还未被提及，那便是编译器的pack指令。它是用来调整结构体对齐方式的，不