C++中struct大小的确定
结构体是一种复合数据类型,通常编译器会自动的进行其成员变量的对齐,以提高数据存取的效率。
在默认情况下,编译器为结构体的成员按照自然对齐(natural alignment)的方式分配存储空间,各个成员按照其声明顺序在存储器中顺序存储。自然对齐是指按照结构体中成员size最大的对齐。
#pragma pack(n) // 用来指定结构体的对齐方式。
默认对齐方式
在默认对齐方式下,结构体成员的内存分配满足下面三个条件
- 结构体第一个成员的地址和结构体的首地址相同
- 结构体每个成员地址相对于结构体首地址的偏移量(offset)是该成员大小的整数倍,如果不是则编译器会在成员之间添加填充字节(internal adding)。
- 结构体总的大小要是其成员中最大size的整数倍,如果不是编译器会在其末尾添加填充字节(trailing padding)。
指定对齐方式
可以使用#pragma pack(N)
来指定结构体成员的对齐方式
对于指定的对齐方式,其成员的地址偏移以及结构体的总的大小也有下面三个约束条件
- 结构体第一个成员的地址和结构体的首地址相同
- 结构体每个成员的地址偏移需要满足:N大于等于该成员的大小,那么该成员的地址偏移需满足默认对齐方式(地址偏移是其成员大小的整数倍);N小于该成员的大小,那么该成员的地址偏移是N的整数倍。
- 结构体总的大小需要是N的整数倍,如果不是需要在结构体的末尾进行填充。
- 如果N大于结构体成员中最大成员的大小,则N不起作用,仍然按照默认方式对齐。
说明
- 在使用#pragma pack设定对齐方式一定要是2的整数幂,也就是(1,2,4,8,16,...),不然不起作用的,仍然按照默认方式对齐。
- 当结构体中有其他的结构体作为成员时,计算最大成员是不能把结构体成员作为一个整体来计算,要看其每个成员的大小。
示例
默认对齐方式
#include
// #pragma pack(2)
struct s1
{
int i1;
char c1;
double d1;
};
struct s2
{
char c2;
s1 s11;
};
using namespace std;
int main()
{
cout << offsetof(s2, s11) << endl; // 8
cout << sizeof(s1) << endl; // 16
cout << sizeof(s2) << endl; // 24
return 0;
}
指定对齐方式
#include
#pragma pack(2)
struct s1
{
int i1;
char c1;
double d1;
};
struct s2
{
char c2;
s1 s11;
};
using namespace std;
int main()
{
cout << offsetof(s2, s11) << endl; // 2
cout << sizeof(s1) << endl; // 14
cout << sizeof(s2) << endl; // 16
return 0;
}