轉貼 位元組對齊

2021-04-02 05:08:55 字數 4439 閱讀 6346

請看下面的結構:

struct mystruct

double dda1;

char dda;

int type

對結構mystruct採用sizeof會出現什麼結果呢?sizeof(mystruct)為多少呢?也許你會這樣

求: sizeof(mystruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13

但是當在vc中測試上面結構的大小時,你會發現sizeof(mystruct)為16。你知道為什麼在v

c中會得出這樣乙個結果嗎?

其實,這是vc對變數儲存的乙個特殊處理。為了提高cpu的儲存速度,vc對一些變數的起始

位址做了「對齊」處理。在預設情況下,vc規定各成員變數存放的起始位址相對於結構的起

始位址的偏移量必須為該變數的型別所占用的位元組數的倍數。下面列出常用型別的對齊方式

(vc6.0,32位系統)。

型別 對齊方式(變數存放的起始位址相對於結構的起始位址的偏移量)

char

偏移量必須為sizeof(char)即1的倍數

int

偏移量必須為sizeof(int)即4的倍數

float

偏移量必須為sizeof(float)即4的倍數

double

偏移量必須為sizeof(double)即8的倍數

short

偏移量必須為sizeof(short)即2的倍數

各成員變數在存放的時候根據在結構中出現的順序依次申請空間,同時按照上面的對齊方式

調整位置,空缺的位元組vc會自動填充。同時vc為了確保結構的大小為結構的位元組邊界數(即

該結構中占用最大空間的型別所占用的位元組數)的倍數,所以在為最後乙個成員變數申請空

間後,還會根據需要自動填充空缺的位元組。

下面用前面的例子來說明vc到底怎麼樣來存放結構的。

struct mystruct

double dda1;

char dda;

int type

為上面的結構分配空間的時候,vc根據成員變數出現的順序和對齊方式,先為第乙個成員d

da1分配空間,其起始位址跟結構的起始位址相同(剛好偏移量0剛好為sizeof(double)的倍

數),該成員變數占用sizeof(double)=8個位元組;接下來為第二個成員dda分配空間,這時

下乙個可以分配的位址對於結構的起始位址的偏移量為8,是sizeof(char)的倍數,所以把

dda存放在偏移量為8的地方滿足對齊方式,該成員變數占用sizeof(char)=1個位元組;接下來

為第三個成員type分配空間,這時下乙個可以分配的位址對於結構的起始位址的偏移量為9

,不是sizeof(int)=4的倍數,為了滿足對齊方式對偏移量的約束問題,vc自動填充3個位元組

(這三個位元組沒有放什麼東西),這時下乙個可以分配的位址對於結構的起始位址的偏移量

為12,剛好是sizeof(int)=4的倍數,所以把type存放在偏移量為12的地方,該成員變數佔

用sizeof(int)=4個位元組;這時整個結構的成員變數已經都分配了空間,總的占用的空間大

小為:8+1+3+4=16,剛好為結構的位元組邊界數(即結構中占用最大空間的型別所占用的位元組

數sizeof(double)=8)的倍數,所以沒有空缺的位元組需要填充。所以整個結構的大小為:s

izeof(mystruct)=8+1+3+4=16,其中有3個位元組是vc自動填充的,沒有放任何有意義的東西

。 下面再舉個例子,交換一下上面的mystruct的成員變數的位置,使它變成下面的情況:

struct mystruct

char dda;

double dda1;  

int type

這個結構占用的空間為多大呢?在vc6.0環境下,可以得到sizeof(mystruc)為24。結合上面

提到的分配空間的一些原則,分析下vc怎麼樣為上面的結構分配空間的。(簡單說明)

struct mystruct

char dda;//偏移量為0,滿足對齊方式,dda占用1個位元組;

//的倍數,需要補足7個位元組才能使偏移量變為8(滿足對齊

//方式),因此vc自動填充7個位元組,dda1存放在偏移量為8

//的位址上,它占用8個位元組。

//數,滿足int的對齊方式,所以不需要vc自動填充,type存

//放在偏移量為16的位址上,它占用4個位元組。

};//所有成員變數都分配了空間,空間總的大小為1+7+8+4=20,不是結構

//的節邊界數(即結構中占用最大空間的型別所占用的位元組數sizeof

//(double)=8)的倍數,所以需要填充4個位元組,以滿足結構的大小為

//sizeof(double)=8的倍數。

所以該結構總的大小為:sizeof(mystruc)為1+7+8+4+4=24。其中總的有7+4=11個位元組是vc

自動填充的,沒有放任何有意義的東西。

vc對結構的儲存的特殊處理確實提高cpu儲存變數的速度,但是有時候也帶來了一些麻煩,

我們也遮蔽掉變數預設的對齊方式,自己可以設定變數的對齊方式。

vc中提供了#pragma pack(n)來設定變數以n位元組對齊方式。n位元組對齊就是說變數存放的起

始位址的偏移量有兩種情況:第

一、如果n大於等於該變數所占用的位元組數,那麼偏移量必

須滿足預設的對齊方式,第

二、如果n小於該變數的型別所占用的位元組數,那麼偏移量為n的

倍數,不用滿足預設的對齊方式。結構的總大小也有個約束條件,分下面兩種情況:如果n

大於所有成員變數型別所占用的位元組數,那麼結構的總大小必須為占用空間最大的變數占用

的空間數的倍數;

否則必須為n的倍數。下面舉例說明其用法。

#pragma pack(push) //儲存對齊狀態

#pragma pack(4)//設定為4位元組對齊

struct test

char m1;

double m4;

int  m3;

#pragma pack(pop)//恢復對齊狀態

以上結構的大小為16,下面分析其儲存情況,首先為m1分配空間,其偏移量為0,滿足我們

自己設定的對齊方式(4位元組對齊),m1占用1個位元組。接著開始為m4分配空間,這時其偏移

量為1,需要補足3個位元組,這樣使偏移量滿足為n=4的倍數(因為sizeof(double)大於n),

m4占用8個位元組。接著為m3分配空間,這時其偏移量為12,滿足為4的倍數,m3占用4個位元組

。這時已經為所有成員變數分配了空間,共分配了16個位元組,滿足為n的倍數。如果把上面

的#pragma pack(4)改為#pragma pack(16),那麼我們可以得到結構的大小為24。(請讀者

自己分析)

2、 sizeof用法總結

在vc中,sizeof有著許多的用法,而且很容易引起一些錯誤。下面根據sizeof後面的引數對

sizeof的用法做個總結。

a.  引數為資料型別或者為一般變數。例如sizeof(int),sizeof(long)等等。這種情況要

注意的是不同系統系統或者不同編譯器得到的結果可能是不同的。例如int型別在16位系統

中佔2個位元組,在32位系統中佔4個位元組。

b.  引數為陣列或指標。下面舉例說明.

int a[50];  //sizeof(a)=4*50=200; 求陣列所佔的空間大小

int *a=new int[50];// sizeof(a)=4; a為乙個指標,sizeof(a)是求指標

//的大小,在32位系統中,當然是佔4個位元組。

c.  引數為結構或類。sizeof應用在類和結構的處理情況是相同的。但有兩點需要注意,

第一、結構或者類中的靜態成員不對結構或者類的大小產生影響,因為靜態變數的儲存位置

與結構或者類的例項位址無關。

第二、沒有成員變數的結構或類的大小為1,因為必須保證結構或類的每一

個例項在記憶體中都有唯一的位址。

下面舉例說明,

class test;//sizeof(test)=4.

test *s;//sizeof(s)=4,s為乙個指標。

class test1;//sizeof(test1)=1;

d.  引數為其他。下面舉例說明。

int func(char s[5]);

cout

//以sizeof(s)實際上為求指標的大小。

return 1;

sizeof(func(「1234」))=4//因為func的返回型別為int,所以相當於

//求sizeof(int).

以上為sizeof的基本用法,在實際的使用中要注意分析vc的分配變數的分配策略,這樣的話

可以避免一些錯誤。

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