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字節(jié)對(duì)齊的細(xì)節(jié)和編譯器實(shí)現(xiàn)相關(guān),但一般而言,滿足三個(gè)準(zhǔn)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(gè)成員相對(duì)于結(jié)構(gòu)體首地址的偏移量(offset)都是該成員大小的整數(shù)倍,如果是復(fù)合成員則應(yīng)該是該復(fù)合成員最寬基本類型大小的整數(shù)倍,如有需要編譯器會(huì)在成員之間加上填充字節(jié)(internal adding);
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(huì)在最末一個(gè)成員之后加上填充字節(jié)(trailing padding)。
對(duì)于上面的準(zhǔn)則,有幾點(diǎn)需要說(shuō)明:
1) 基本類型是指前面提到的像char、short、int、float、double這樣的內(nèi)置數(shù)據(jù)類型,這里所說(shuō)的“數(shù)據(jù)寬度”就是指其sizeof的大小。由于結(jié)構(gòu)體的成員可以是復(fù)合類型,比如另外一個(gè)結(jié)構(gòu)體,所以在尋找最寬基本類型成員時(shí),應(yīng)當(dāng)包括復(fù)合類型成員的子成員,而不是把復(fù)合成員看成是一個(gè)整體。但在確定復(fù)合類型成員的偏移位置時(shí)則是將復(fù)合類型作為整體看待。
2) VC6例子
struct S3
{
char c1;
S1 s;
char c2
};
S1的最寬簡(jiǎn)單成員的類型為int,S3在考慮最寬簡(jiǎn)單類型成員時(shí)是將S1“打散”看的,所以S3的最寬簡(jiǎn)單類型為int,這樣,通過(guò)S3定義的變量,其存儲(chǔ)空間首地址需要被4整除,整個(gè)sizeof(S3)的值也應(yīng)該被4整除。
c1 的偏移量為0,s的偏移量呢?這時(shí)s是一個(gè)整體,它作為結(jié)構(gòu)體變量也滿足前面三個(gè)準(zhǔn)則,所以其大小為8,偏移量為4,c1與s之間便需要3個(gè)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(bǔ)上3個(gè)填充字節(jié)。最后得到 sizeof(S3)的值為16。
通過(guò)上面的敘述,我們可以得到一個(gè)公式:結(jié)構(gòu)體的大小等于最后一個(gè)成員的偏移量加上其大小再加上末尾的填充字節(jié)數(shù)目,即:
sizeof( struct ) = offsetof( last item ) + sizeof( last item ) + sizeof( trailing padding )
編譯器的pack 指令用來(lái)調(diào)整結(jié)構(gòu)體對(duì)齊方式的,不同編譯器名稱和用法略有不同,VC6中通過(guò)#pragma pack實(shí)現(xiàn),也可以直接修改/Zp編譯開(kāi)關(guān)。#pragma pack的基本用法為:#pragma pack( n ),n為字節(jié)對(duì)齊數(shù),其取值為1、2、4、8、16,默認(rèn)是8,如果這個(gè)值比結(jié)構(gòu)體成員的sizeof值小,那么該成員的偏移量應(yīng)該以此值為準(zhǔn),即是說(shuō),結(jié)構(gòu)體成員的偏移量應(yīng)該取二者的最小值,公式如下:
offsetof( item ) = min( n, sizeof( item ) )
再看示例
#pragma pack(push) // 將當(dāng)前pack設(shè)置壓棧保存
#pragma pack(2)// 必須在結(jié)構(gòu)體定義之前使用
struct S1
{
char c;
int i;
};
struct S3
{
char c1;
S1 s;
char c2
};
#pragma pack(pop) // 恢復(fù)先前的pack設(shè)置
計(jì)算sizeof(S1) 時(shí),min(2, sizeof(i))的值為2,所以i的偏移量為2,加上sizeof(i)等于6,能夠被2整除,所以整個(gè)S1的大小為6。同樣,對(duì)于 sizeof(S3),s的偏移量為2,c2的偏移量為8,加上sizeof(c2)等于9,不能被2整除,添加一個(gè)填充字節(jié),所以sizeof(S3) 等于10。“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(gè)“不占空間”的變量如何被取地址、兩個(gè)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(chǔ),這樣編譯器也就只能為其分配一個(gè)字節(jié)的空間用于占位了。