sizeof：（含位域）結構體內存對齊，壓縮存儲

在此特別感謝在百度知道里幫我解答疑惑的confuciuskg。
注：沒有額外聲明的結果均是在VC++環境中測試得到的結果。
1. sizeof 給出其操作數存儲字節大小。
2. 內存對齊：
概念：實際的計算機系統對基本數據類型在內存中存放有限制。他們要求這些數據的首地址是某個數k的倍數，k被稱作對齊模數(alignment modulus).
作用：一是簡化處理器與內存之間傳輸系統的設計（這個我是不懂的）；二是提升讀取數據的速度。
對齊準則：
對于VC：
a. 結構體變量的首地址能被其最寬數據類型成員的大小所整除。這個最寬數據類型大小作為對齊模數。
b. 結構體每個成員相對于結構體首地址的偏移量（offset）都是這個成員大小的整數倍。
c. 結構體的總大小對齊模數的倍數。
對于GNU GCC：
區別是其對齊模數對大只能是4，根據上面的原則得出大于4的值時以4替代。
3. 結構體位域：
有些信息在存儲時，并不需要占用一個完整的字節，而只需占幾個或一個二進制位（一個字節8個二進制位）。為了節省存儲空間，并使處理簡便，C語言又提供了一種數據結構，稱為“位域”或“位段”。所謂“位域”是把一個字節中的二進位劃分為幾個不同的區域， 并說明每個區域的位數。每個域有一個域名，允許在程序中按域名進行操作。 這樣就可以把幾個不同的對象用一個字節的二進制位域來表示。
注意：一個位域必須存儲在同一個字節中，不能跨字節。一個位域必須存儲在同一個字節中，不能跨兩個字節。如一個字節所剩空間不夠存放另一位域時，應從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開始。（從這里也能看出一個位域不能超過8）。
4.含位域結構體內存對齊：
a. 如果相鄰位域類型相同，位寬之和小于類型的sizeof大小,則后面的字段緊鄰前一個字段存儲，直到不能容納為止；
b. 如果相鄰位域類型相同，位寬之和大于類型的sizeof大小，則后面的字段將從新的存儲單元開始，其偏移量為其類型大小的整數倍；
c. 如果相鄰位域類型不用，則vc6采取不壓縮方式，dev-c++ 和GCC都采取壓縮方式。
5. 非壓縮存儲：
依然要滿足不含位域結構體內存對齊準則第2條，i成員相對于結構體首地址的偏移應該是4的整數倍，所以c成員后要填充3個字節，然后再開辟4個字節的空間作為int型，其中4位用來存放i，所以上面結構體在VC中所占空間為8個字節；而對于采用壓縮方式的編譯器來說，遵循不含位域結構體內存對齊準則第2條，不同的是，如果填充的3個字節能容納后面成員的位，則壓縮到填充字節中，不能容納，則要單獨開辟空間，所以上面結構體T0在GCC或者Dev-C++中所占空間應該是4個字節。
6. 嵌套結構體的sizeof：  對齊模數的選擇只能是根據基本數據類型，所以對于結構體中嵌套結構體，只能考慮其拆分的基本數據類型。對于對齊準則中的第2條，也是根據內層結構體中基本數據類型的最寬長度（而不是網上大量轉載的要將整個結構體看成是一個成員，成員大小按照該結構體根據對齊準則判斷所得的大小）。給個例子予以說明：
 
7. 類對象的sizeof：類對象在內存中存放的方式和結構體類似，這里就不再說明。需要指出的是，類對象的大小只是包括類中非靜態成員變量所占的空間，因為靜態變量的存儲位置與結構或者類的實例地址無關。如果有虛函數，那么再另外增加一個指針所占的空間即可。
8. 一些修改對齊模數的命令
#pragma pack(push) //保存對齊狀態
#pragma pack(n) /設置對齊模數（選擇n和一般情況下選出來的模數的較小者做對齊模數）
#pragma pack(pop) //恢復對齊狀態

posted on 2009-04-25 11:33 幸運草 閱讀(3360) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: C++