结构体对齐的具体含义

来源:互联网 发布:股票走势预测 python 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 14:48
结构体对齐的具体含义   

关于字节对齐,这可能是我找到的解释最为准确的一篇文章了,尤其对于   #pragma pack的解释.之前看了好几篇文章,都解释为是设置默认对齐字节数.唯有该篇指出是设置字节对齐时所允许的最大值.经linux下验证,符合事实.  似乎网上的文章以讹传讹的情况越来越多了.以至于关于集线器在osi体系中所处的层次居然有3中说法. 

朋友帖了如下一段代码:   
  #pragma pack(4)   
  class TestB   
  {   
  public:   
    int     aa;   
    char    a;   
    short   b;   
    char    c;   
  };   
  int   nSize = sizeof(TestB);   
  这里nSize结果为12,在预料之中。   

  现在去掉第一个成员变量为如下代码:   
  #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的结果应该是8,为什么结果显示nSize为6呢?   

事实上,很多人对#pragma pack的理解是错误的。   
#pragma pack规定的对齐长度,实际使用的规则是:   
结构,联合,或者类的数据成员,第一个放在偏移为0的地方,以后每个数据成员的对齐,按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中,比较小的那个进行。   
也就是说,当#pragma pack的值等于或超过所有数据成员长度的时候,这个值的大小将不产生任何效果。   
而结构整体的对齐,则按照结构体中最大的数据成员和#pragma pack指定值之间,较小的那个进行。   

具体解释   
#pragma pack(4)   
  class TestB   
  {   
  public:   
    int     aa;  //第一个成员,放在[0,3]偏移的位置,   
    char    a;   //第二个成员,自身长为1,#pragma pack(4),取小值,也就是1,所以这个成员按一字节对齐,放在偏移[4]的位置。   
    short   b;   //第三个成员,自身长2,#pragma pack(4),取2,按2字节对齐,所以放在偏移[6,7]的位置。   
    char    c;   //第四个,自身长为1,放在[8]的位置。   
  };   
这个类实际占据的内存空间是9字节   
类之间的对齐,是按照类内部最大的成员的长度,和#pragma pack规定的值之中较小的一个对齐的。   
所以这个例子中,类之间对齐的长度是min(sizeof(int),4),也就是4。   
9按照4字节圆整的结果是12,所以sizeof(TestB)是12。   


如果   
#pragma   pack(2)   
class   TestB   
  {   
  public:   
    int     aa;   //第一个成员,放在[0,3]偏移的位置,   
    char    a;    //第二个成员,自身长为1,#pragma   pack(4),取小值,也就是1,所以这个成员按一字节对齐,放在偏移[4]的位置。   
    short   b;    //第三个成员,自身长2,#pragma   pack(4),取2,按2字节对齐,所以放在偏移[6,7]的位置。   
    char    c;    //第四个,自身长为1,放在[8]的位置。   
  };   
//可以看出,上面的位置完全没有变化,只是类之间改为按2字节对齐,9按2圆整的结果是10。   
//所以   sizeof(TestB)是10。   

最后看原贴:   
现在去掉第一个成员变量为如下代码:   
  #pragma   pack(4)   
  class   TestC   
  {   
  public:   
    char   a;//第一个成员,放在[0]偏移的位置,   
    short   b;//第二个成员,自身长2,#pragma   pack(4),取2,按2字节对齐,所以放在偏移[2,3]的位置。   
    char   c;//第三个,自身长为1,放在[4]的位置。   
  };   
//整个类的大小是5字节,按照min(sizeof(short),4)字节对齐,也就是2字节对齐,结果是6   
//所以sizeof(TestC)是6。   

感谢   Michael   提出疑问,在此补充:   

当数据定义中出现__declspec(   align()   )时,指定类型的对齐长度还要用自身长度和这里指定的数值比较,然后取其中较大的。最终类/结构的对齐长度也需要和这个数值比较,然后取其中较大的。   

可以这样理解,   __declspec(   align()   )   和   #pragma   pack是一对兄弟,前者规定了对齐的最小值,后者规定了对齐的最大值,两者同时出现时,前者拥有更高的优先级。   
__declspec   (   align()   )的一个特点是,它仅仅规定了数据对齐的位置,而没有规定数据实际占用的内存长度,当指定的数据被放置在确定的位置之后,其后的数据填充仍然是按照#pragma   pack规定的方式填充的,这时候类/结构的实际大小和内存格局的规则是这样的:   
在__declspec(   align   ()   )之前,数据按照#pragma   pack规定的方式填充,如前所述。当遇到   __declspec(   align()   )的时候,首先寻找距离当前偏移向后最近的对齐点(满足对齐长度为   max(数据自身长度,指定值)   ),然后把被指定的数据类型从这个点开始填充,其后的数据类型从它的后面开始,仍然按照#pragma   pack填充,直到遇到下一个__declspec   (   align()   )。   
当所有数据填充完毕,把结构的整体对齐数值和__declspec(   align()   )规定的值做比较,取其中较大的作为整个结构的对齐长度。   
特别的,当__declspec(   align()   )指定的数值比对应类型长度小的时候,这个指定不起作用。