結(jié)構(gòu)體對齊的具體含義|結(jié)構(gòu)體,對齊,含義,

昵稱23617 2007-03-29

展開全文

最近對結(jié)構(gòu)體對齊比較感興趣,收集了一些資料

結(jié)構(gòu)體對齊的具體含義(#pragma pack)

#pragma pack (4)
　　class TestB
　　{
　　public:
　　　　int aa;
　　　　char a;
　　　　short b;
　　　　char c;
　　};
　　int nSize = sizeof(TestB);
　　這里nSize結(jié)果為12，在預(yù)料之中。

　　現(xiàn)在去掉第一個成員變量為如下代碼：
　　#pragma pack (4)
　　class TestC
　　{
　　public:
　　　　char a;
　　　　short b;
　　　　char c;
　　};
　　int nSize = sizeof(TestC);
　　按照正常的填充方式nSize的結(jié)果應(yīng)該是8，為什么結(jié)果顯示nSize為6呢？

事實上，很多人對#pragma pack 的理解是錯誤的。
#pragma pack 規(guī)定的對齊長度，實際使用的規(guī)則是：
結(jié)構(gòu)，聯(lián)合，或者類的數(shù)據(jù)成員，第一個放在偏移為0的地方，以后每個數(shù)據(jù)成員的對齊，按照#pragma pack 指定的數(shù)值和這個數(shù)據(jù)成員自身長度中，比較小的那個進行。
也就是說，當(dāng)#pragma pack 的值等于或超過所有數(shù)據(jù)成員長度的時候，這個值的大小將不產(chǎn)生任何效果。
而結(jié)構(gòu)整體的對齊，則按照結(jié)構(gòu)體中最大的數(shù)據(jù)成員和 #pragma pack 指定值之間，較小的那個進行。

具體解釋
#pragma pack (4)
　　class TestB
　　{
　　public:
　　　　int aa; //第一個成員，放在[0,3]偏移的位置，
　　　　char a; //第二個成員，自身長為1，#pragma pack (4),取小值，也就是1，所以這個成員按一字節(jié)對齊，放在偏移[4]的位置。
　　　　short b; //第三個成員，自身長2，#pragma pack (4)，取2，按2字節(jié)對齊，所以放在偏移[6,7]的位置。
　　　　char c; //第四個，自身長為1，放在[8]的位置。
　　};
這個類實際占據(jù)的內(nèi)存空間是9字節(jié)
類之間的對齊，是按照類內(nèi)部最大的成員的長度，和#pragma pack 規(guī)定的值之中較小的一個對齊的。
所以這個例子中，類之間對齊的長度是min(sizeof(int),4)，也就是4。
9按照4字節(jié)圓整的結(jié)果是12，所以sizeof(TestB)是12。

如果
#pragma pack (2)
class TestB
　　{
　　public:
　　　　int aa; //第一個成員，放在[0,3]偏移的位置，
　　　　char a; //第二個成員，自身長為1，#pragma pack (4),取小值，也就是1，所以這個成員按一字節(jié)對齊，放在偏移[4]的位置。
　　　　short b; //第三個成員，自身長2，#pragma pack (4)，取2，按2字節(jié)對齊，所以放在偏移[6,7]的位置。
　　　　char c; //第四個，自身長為1，放在[8]的位置。
　　};
//可以看出，上面的位置完全沒有變化，只是類之間改為按2字節(jié)對齊，9按2圓整的結(jié)果是10。
//所以 sizeof(TestB)是10。

最后看原貼：
現(xiàn)在去掉第一個成員變量為如下代碼：
　　#pragma pack (4)
　　class TestC
　　{
　　public:
　　　　char a;//第一個成員，放在[0]偏移的位置，
　　　　short b;//第二個成員，自身長2，#pragma pack (4)，取2，按2字節(jié)對齊，所以放在偏移[2,3]的位置。
　　　　char c;//第三個，自身長為1，放在[4]的位置。
　　};
//整個類的大小是5字節(jié)，按照min(sizeof(short),4)字節(jié)對齊，也就是2字節(jié)對齊，結(jié)果是6
//所以sizeof(TestC)是6。

對於位域有如下規(guī)定:

C99規(guī)定int、unsigned int和bool可以作為位域類型，但編譯器幾乎都對此作了擴展，允許其它類型類型的存在。使用位域的主要目的是壓縮存儲，其大致規(guī)則為：
    1) 如果相鄰位域字段的類型相同，且其位寬之和小于類型的sizeof大小，則后面的字段將緊鄰前一個字段存儲，直到不能容納為止；
    2) 如果相鄰位域字段的類型相同，但其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(shù)倍；
    3) 如果相鄰的位域字段的類型不同，則各編譯器的具體實現(xiàn)有差異，VC6采取不壓縮方式，Dev-C++采取壓縮方式；
    4) 如果位域字段之間穿插著非位域字段，則不進行壓縮；
    5) 整個結(jié)構(gòu)體的總大小為最寬基本類型成員大小的整數(shù)倍。

    還是讓我們來看看例子。
    示例1：
struct BF1
{
    char f1 : 3;
    char f2 : 4;
    char f3 : 5;
};
    其內(nèi)存布局為：
|_f1__|__f2__|_|____f3___|____|
|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|
0 3 7 8 1316
    位域類型為char，第1個字節(jié)僅能容納下f1和f2，所以f2被壓縮到第1個字節(jié)中，而f3只
能從下一個字節(jié)開始。因此sizeof(BF1)的結(jié)果為2。

    示例2：
struct BF2
{
    char f1 : 3;
    short f2 : 4;
    char f3 : 5;
};
    由于相鄰位域類型不同，在VC6中其sizeof為6，在Dev-C++中為2。

    示例3：
struct BF3
{
    char f1 : 3;
    char f2;
    char f3 : 5;
};
    非位域字段穿插在其中，不會產(chǎn)生壓縮，在VC6和Dev-C++中得到的大小均為3。