1、一般設置的對齊方式爲1,2,4字節對齊方式。結構的首地址必須是結構內最寬類型的整數倍地址;
2、結構體的每一個成員起始地址必須是自身類型大小的整數倍(需要特別注意的是windows下是這樣的,但在Linux的gcc編譯器下最高爲4字節對齊),否則在前一類型後補0;這裏特別提到的是數組一定要注意,而且在一些編程的技巧中,我們可以使用數組強制字節達到對齊的目的。這在網絡編程中是很常見的。
舉例:比如CHAR型佔用空間爲1字節,則其起始位置必須可被1整除。INT爲4字節,其起始位置必須被4整除,依次類推。(我們假定類或結構體的起始位置爲0位置,其實編譯器是在開闢空間時,會尋找起始位置可被結構內最寬類型整除的地址做爲開始地址,因此我們可以假定其爲0值,因爲這0值可以被任意的類型整除。)
3、結構體的整體大小必須可被對齊值整除,默認4(結構中的類型大小都小於默認的4)。
4、結構體的整體大小必須可被本結構內的最寬類型整除。(其實和上一條是一樣的,但這裏獨立出來,起注意作用。比如結構體裏的有DOUBLE,那麼結構的大小最後必須可被8整除)
注意:GCC不是這樣,就是最高只能被4整除。此爲32位系統,64爲系統也會採用8整除的方式。否則(2、3條),編譯器會在結構的最後添充一定的特定字符來補齊。
struct T
{
char ch;
double d ;
};
此結果強調爲32系統在VC中是16個字節(d的偏移量要被8整除,所以在ch後需要填充7個字節),GCC中爲12個字節(d的偏移量要被4整除,所以在ch後需要填充3個字節)。64位依舊是16個字節
以下內容轉載至http://blog.csdn.net/w616589292/article/details/45531791
比如這麼一種處理器,它每次讀寫內存的時候都從某個8倍數的地址開始,一次讀出或寫入8個字節的數據,假如軟件能保證double類型的數據都從8倍數地址開始,那麼讀或寫一個double類型數據就只需要一次內存操作。否則,我們就可能需要兩次內存操作才能完成這個動作,因爲數據或許恰好橫跨在兩個符合對齊要求的8字節內存塊上。
2)結構體內各數據成員的內存對齊,即該數據成員相對結構體的起始位置;
2)將各數據成員爲了內存對齊,按各自對齊模數而填充的字節數累加到和sum_a上,記爲sum_b。對齊模數是#pragma pack指定的數值以及該數據成員自身長度中數值較小者。該數據相對起始位置應該是對齊模式的整數倍;
3)將和sum_b向結構體模數對齊,該模數是【#pragma pack指定的數值】、【未指定#pragma pack時,系統默認的對齊模數(32位系統爲4字節,64位爲8字節)】和【結構體內部最大的基本數據類型成員】長度中數值較小者。結構體的長度應該是該模數的整數倍。
char | short | int | long | float | double | long long | long double | ||
Win-32 | 長度 | 1 | 2 | 4 | 4 | 4 | 8 | 8 | 8 |
模數 | 1 | 2 | 4 | 4 | 4 | 8 | 8 | 8 | |
Linux-32 | 長度 | 1 | 2 | 4 | 4 | 4 | 8 | 8 | 12 |
模數 | 1 | 2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | |
Linux-64 | 長度 | 1 | 2 | 4 | 8 | 4 | 8 | 8 | 16 |
模數 | 1 | 2 | 4 | 8 | 4 | 8 | 8 | 16 |
例子1:
struct my_struct { char a; long double b; };
此例子Windows和Linux計算方法有些許不一致。
在Windows中計算步驟如下:
步驟1:所有數據成員自身長度和:1B + 8B = 9B --> sum_a = 9B
步驟2:數據成員a放在相對偏移0處,之前不需要填充字節;數據成員b爲了內存對齊,根據“結構體大小的計算方法和步驟”中第二條原則,其對齊模數是8,之前需填充7個字節,sum_a + 7 = 16B --> sum_b = 16 B
步驟3:按照定義,結構體對齊模數是結構體內部最大數據成員長度和pragma pack中較小者,前者爲8後者爲4,所以結構體對齊模數是4。sum_b是4的4倍,不需再次對齊。
綜上3步,可知結構體的長度是16B,各數據成員在內存中的分佈如圖1-1所示。
在Linux中計算步驟如下:
步驟1:所有數據成員自身長度和:1B + 12B = 13B --> sum_a = 13B
步驟2:數據成員a放在相對偏移0處,之前不需要填充字節;數據成員b爲了內存對齊,根據“結構體大小的計算方法和步驟”中第二條原則,其對齊模數是4,之前需填充3個字節,sum_a + 3 = 16B --> sum_b = 16 B
步驟3:按照定義,結構體對齊模數是結構體內部最大數據成員長度和pragma pack中較小者,前者爲12後者爲4,所以結構體對齊模數是4。sum_b是4的4倍,不需再次對齊。
綜上3步,可知結構體的長度是16B,各數據成員在內存中的分佈如圖1-2所示。
例子2:
#pragma pack(2) struct my_struct { char a; long double b; }; #pragma pack()
例子1和例子2不同之處在於例子2中使用了#pragma pack(2)編譯參數,它強制指定對齊模數是2。此例子Windows和Linux計算方法有些許不一致。
在Windows中計算步驟如下:
步驟1:所有數據成員自身長度和:1B + 8B = 13B --> sum_a = 9B
步驟2:數據成員a放在相對偏移0處,之前不需要填充字節;數據成員b爲了內存對齊,根據“結構體大小的計算方法和步驟”中第二條原則,其對齊模數是2,之前需填充1個字節,sum_a + 1 = 10B --> sum_b = 10 B
步驟3:按照定義,結構體對齊模數是結構體內部最大數據成員長度和pragma pack中較小者,前者爲8後者爲2,所以結構體對齊模數是2。sum_b是2的5倍,不需再次對齊。
綜上3步,可知結構體的長度是10B,各數據成員在內存中的分佈如圖2-1所示。
在Linux中計算步驟如下:
步驟1:所有數據成員自身長度和:1B + 12B = 13B --> sum_a = 13B
步驟2:數據成員a放在相對偏移0處,之前不需要填充字節;數據成員b爲了內存對齊,根據“結構體大小的計算方法和步驟”中第二條原則,其對齊模數是2,之前需填充1個字節,sum_a + 1 = 14B --> sum_b = 14 B
步驟3:按照定義,結構體對齊模數是結構體內部最大數據成員長度和pragma pack中較小者,前者爲8後者爲2,所以結構體對齊模數是2。sum_b是2的7倍,不需再次對齊。
綜上3步,可知結構體的長度是14B,各數據成員在內存中的分佈如圖2-2所示。
例子3:
struct my_struct { char a; double b; char c; };
前兩例中,數據成員在Linux和Windows下都相同,例3中double的對齊模數在Linux中是4,在Windows下是8,針對這種模數不相同的情況加以分析。
在Windows中計算步驟如下:
步驟1:所有數據成員自身長度和:1B + 8B + 1B = 10B --> sum_a = 10B
步驟2:數據成員a放在相對偏移0處,之前不需要填充字節;數據成員b爲了內存對齊,根據“結構體大小的計算方法和步驟”中第二條原則,其對齊模數是8,之前需填充7個字節,sum_a + 7 = 17B --> sum_b = 17B
步驟3:按照定義,結構體對齊模數是結構體內部最大數據成員長度和pragma pack中較小者,前者爲8後者爲8,所以結構體對齊模數是8。sum_b應該是8的整數倍,所以要在結構體後填充8*3 - 17 = 7個字節。
綜上3步,可知結構體的長度是24B,各數據成員在內存中的分佈如圖3-1所示。
在Linux中計算步驟如下:
步驟1:所有數據成員自身長度和:1B + 8B + 1B = 10B,sum_a = 10B
步驟2:數據成員a放在相對偏移0處,之前不需要填充字節;數據成員b爲了內存對齊,根據“結構體大小的計算方法和步驟”中第二條原則,其對齊模數是4,之前需填充3個字節,sum_b = sum_a + 3 = 13B
步驟3:按照定義,結構體對齊模數是結構體內部最大數據成員長度和pragma
pack中較小者,前者爲8後者爲4,所以結構體對齊模數是4。sum_b應該是4的整數倍,所以要在結構體後填充4*4 - 13 = 3個字節。
綜上3步,可知結構體的長度是16B,各數據成員在內存中的分佈如圖3-2所示。
例子4:
struct my_struct { char a[11]; int b; char c; };
此例子Windows和Linux計算方法一樣,如下:
步驟1:所有數據成員自身長度和:11B + 4B + 1B = 16B --> sum_a = 16B
步驟2:數據成員a放在相對偏移0處,之前不需要填充字節;數據成員b爲了內存對齊,根據“結構體大小的計算方法和步驟”中第二條原則,其對齊模數是4,之前需填充3個字節,sum_a + 1 = 17B --> sum_b = 17B
步驟3:按照定義,結構體對齊模數是結構體內部最大數據成員長度和pragma pack中較小者,前者爲4後者爲4,所以結構體對齊模數是4。sum_b是4的整數倍,需在結構體後填充4*5 - 17 = 1個字節。
綜上3步,可知結構體的長度是20B,各數據成員在內存中的分佈如圖4所示。
例子5:
struct my_test { int my_test_a; char my_test_b; }; struct my_struct { struct my_test a; double my_struct_a; int my_struct_b; char my_struct_c; };
例子5和前幾個例子均不同,在此例子中我們要計算struct my_struct的大小,而my_struct中嵌套了一個my_test結構體。這種結構體應該如何計算呢?原則是將my_test在my_struct中先展開,然後再計算,即是展開成如下結構體:
struct my_struct { int my_test_a; char my_test_b; double my_struct_a; int my_struct_b; char my_struct_c; };
此例子Windows中的計算方法如下:
步驟1:所有數據成員自身長度和:4B + 1B + 8B + 4B + 1B= 18B --> sum_a = 18B
步驟2:數據成員my_struct_a爲了內存對齊,根據“結構體大小的計算方法和步驟”中第二條原則,其對齊模數是8,之前需填充3個字節:sum_a + 3 = 21B --> sum_b = 21B
步驟3:按照定義,結構體對齊模數是結構體內部最大數據成員長度和pragma pack中較小者,前者爲8後者爲8,所以結構體對齊模數是8。sum_b是8的整數倍,需在結構體後填充3*8 - 21 = 3個字節。
綜上3步,可知結構體的長度是24B,各數據成員在內存中的分佈如圖5所示。
此例子Linux中的計算方法如下:
步驟1:所有數據成員自身長度和:4B + 1B + 8B + 4B + 1B= 18B,sum_a = 18B
步驟2:數據成員my_struct_a爲了內存對齊,根據“結構體大小的計算方法和步驟”中第二條原則,其對齊模數是4,之前需填充3個字節,sum_b = sum_a + 3 = 21B
步驟3:按照定義,結構體對齊模數是結構體內部最大數據成員長度和pragma
pack中較小者,前者爲4後者爲4,所以結構體對齊模數是4。sum_b是4的整數倍,需在結構體後填充6*4 - 21 = 3個字節。
綜上3步,可知結構體的長度是24B,各數據成員在內存中的分佈如圖5所示。
上面的例子均在Windows(VC++6.0)和Linux(GCC4.1.0)上測試驗證。下面是測試程序。
#include <iostream> #include <stdio.h> using namespace std; int main() { cout << "sizeof(char) = " << sizeof(char) << endl; cout << "sizeof(short) = " << sizeof(short) << endl; cout << "sizeof(int) = " << sizeof(int) << endl; cout << "sizeof(long) = " << sizeof(long) << endl; cout << "sizeof(float) = " << sizeof(float) << endl; cout << "sizeof(double) = " << sizeof(double) << endl; cout << "sizeof(long long) = " << sizeof(long long) << endl; cout << "sizeof(long double) = " << sizeof(long double) << endl << endl; // 例子1 { struct my_struct { char a; long double b; }; cout << "exapmle-1: sizeof(my_struct) = " << sizeof(my_struct) << endl; struct my_struct data; printf("my_struct->a: %u\nmy_struct->b: %u\n\n", &data.a, &data.b); } // 例子2 { #pragma pack(2) struct my_struct { char a; long double b; }; #pragma pack() struct my_struct data; cout << "exapmle-2: sizeof(my_struct) = " << sizeof(my_struct) << endl; printf("my_struct->a: %u\nmy_struct->b: %u\n\n", &data.a, &data.b); } // 例子3 { struct my_struct { char a; double b; char c; }; struct my_struct data; cout << "exapmle-3: sizeof(my_struct) = " << sizeof(my_struct) << endl; printf("my_struct->a: %u\nmy_struct->b: %u\nmy_struct->c: %u\n\n", &data.a, &data.b, &data.c); } // 例子4 { struct my_struct { char a[11]; int b; char c; }; cout << "example-4: sizeof(my_struct) = " << sizeof(struct my_struct) << endl; struct my_struct data; printf("my_struct->a: %u\nmy_struct->b: %u\nmy_struct->c: %u\n\n", &data, &data.b, &data.c); } // 例子5 { struct my_test { int my_test_a; char my_test_b; }; struct my_struct { struct my_test a; double my_struct_a; int my_struct_b; char my_struct_c; }; cout << "example-5: sizeof(my_struct) = " << sizeof(struct my_struct) << endl; struct my_struct data; printf("my_struct->my_test_a : %u\n" "my_struct->my_test_b : %u\n" "my_struct->my_struct_a: %u\n" "my_struct->my_struct_b: %u\n" "my_struct->my_struct_c: %u\n", &data.a.my_test_a, &data.a.my_test_b, &data.my_struct_a, &data.my_struct_b, &data.my_struct_c); } return 0; }執行結果:
//Linux localhost 3.4.6-2.10-desktop #1 SMP PREEMPT Thu Jul 28 19:20:26 UTC 2012 (641c197) x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
sizeof(char) = 1
sizeof(short) = 2
sizeof(int) = 4
sizeof(long) = 8
sizeof(float) = 4
sizeof(double) = 8
sizeof(long long) = 8
sizeof(long double) = 16
exapmle-1: sizeof(my_struct) = 32
my_struct->a: 2163695552
my_struct->b: 2163695568
exapmle-2: sizeof(my_struct) = 18
my_struct->a: 2163695680
my_struct->b: 2163695682
exapmle-3: sizeof(my_struct) = 24
my_struct->a: 2163695648
my_struct->b: 2163695656
my_struct->c: 2163695664
example-4: sizeof(my_struct) = 20
my_struct->a: 2163695616
my_struct->b: 2163695628
my_struct->c: 2163695632
example-5: sizeof(my_struct) = 24
my_struct->my_test_a : 2163695584
my_struct->my_test_b : 2163695588
my_struct->my_struct_a: 2163695592
my_struct->my_struct_b: 2163695600
my_struct->my_struct_c: 2163695604
//Linux localhost 3.4.6-2.10-desktop #1 SMP PREEMPT Thu Jul 26 09:36:26 UTC 2012 (641c197) i686 i686 i386 GNU/Linux
sizeof(char) = 1
sizeof(short) = 2
sizeof(int) = 4
sizeof(long) = 4
sizeof(float) = 4
sizeof(double) = 8
sizeof(long long) = 8
sizeof(long double) = 12
exapmle-1: sizeof(my_struct) = 16
my_struct->a: 3213889904
my_struct->b: 3213889908
exapmle-2: sizeof(my_struct) = 14
my_struct->a: 3213889890
my_struct->b: 3213889892
exapmle-3: sizeof(my_struct) = 16
my_struct->a: 3213889872
my_struct->b: 3213889876
my_struct->c: 3213889884
example-4: sizeof(my_struct) = 20
my_struct->a: 3213889852
my_struct->b: 3213889864
my_struct->c: 3213889868
example-5: sizeof(my_struct) = 24
my_struct->my_test_a : 3213889828
my_struct->my_test_b : 3213889832
my_struct->my_struct_a: 3213889836
my_struct->my_struct_b: 3213889844
my_struct->my_struct_c: 3213889848
//CYGWIN_NT-6.1 motadou-PC 1.7.20(0.266/5/3) 2013-06-07 11:11 i686 Cygwin
sizeof(char) = 1
sizeof(short) = 2
sizeof(int) = 4
sizeof(long) = 4
sizeof(float) = 4
sizeof(double) = 8
sizeof(long long) = 8
sizeof(long double) = 12
exapmle-1: sizeof(my_struct) = 16
my_struct->a: 2272336
my_struct->b: 2272340
exapmle-2: sizeof(my_struct) = 14
my_struct->a: 2272322
my_struct->b: 2272324
exapmle-3: sizeof(my_struct) = 24
my_struct->a: 2272296
my_struct->b: 2272304
my_struct->c: 2272312
example-4: sizeof(my_struct) = 20
my_struct->a: 2272276
my_struct->b: 2272288
my_struct->c: 2272292
example-5: sizeof(my_struct) = 24
my_struct->my_test_a : 2272248
my_struct->my_test_b : 2272252
my_struct->my_struct_a: 2272256
my_struct->my_struct_b: 2272264
my_struct->my_struct_c: 2272268