C C 結構體位元組對齊

2021-09-30 05:52:59 字數 1552 閱讀 5782

[注]:最近在做uvc描述符的編輯工具,用到很多的結構,為了方便把結構體寫成bin檔案,需要把結構體中填充的位元組去掉,在網上搜尋得到這篇文章,感覺挺好的,轉過來做個紀念。

結構體(struct)的sizeof值,並不是簡單的將其中各元素所佔位元組相加,而是要考慮到儲存空間的位元組對齊問題。先看下面定義的兩個結構體.

struct

s1;struct

s2;分別用程式測試得出sizeof(s1)=6 , sizeof(s2)=4

可見,雖然兩個結構體所含的元素相同,但因為其中存放的元素型別順序不一樣,所佔位元組也出現差異。這就是位元組對齊原因。通過位元組對齊,有助於加快計算機的取數速度,否則就得多花指令週期。

位元組對齊原則

結構體預設的位元組對齊一般滿足三個準則:

1) 結構體變數的首位址能夠被其最寬基本型別成員的大小所整除;

2) 結構體每個成員相對於結構體首位址的偏移量(offset)都是成員自身大小的整數倍,如有需要編譯器會在成員之間加上填充位元組(internal adding);

3) 結構體的總大小為結構體最寬基本型別成員大小的整數倍,如有需要編譯器會在最末乙個成員之後加上填充位元組(trailing padding)。

通過這三個原則,就不難理解上面兩個struct的差異了.

對於struct s1, 為了使short變數滿足位元組對其準則(2), 即其儲存位置相對於結構體首位址的offset是自身大小(short佔2個位元組)的整數倍,必須在位元組a後面填充乙個位元組以對齊;再由準則(3),為了 滿足結構體總大小為short大小的整數倍,必須再在c後面填充乙個位元組。

對於struct s2, 卻不必如上所述的填充位元組,因為其直接順序儲存已經滿足了對齊準則。

如果將上面兩個結構體中的short都改為int(佔4個位元組), 那麼會怎麼樣呢? 程式得出sizeof(s1)=12, sizeof(s2)=8 

利用上面的準則,也不難計算得出這樣的結果。s1中在a後面填充3個位元組、在c後面填充3個位元組,這樣一共12個位元組;s2中在a、b順序儲存之後填充兩個位元組用以對其,這樣一共就8個位元組。

當然,在某些時候也可以設定位元組對齊方式。這就需要使用 #pragma pack 。

#pragma pack(push) //壓棧儲存

#pragma pack(1)// 設定1位元組對齊

struct

s1;#pragma pack(pop) // 恢復先前設定

如上所示,將對其方式設為1位元組對齊,那麼s1就不填充位元組,sizeof為各元素所佔位元組之和即4。這一點在從外部2進製檔案中讀入struct大小的資料到struct中,是很有用的.

另外,還有如下的一種方式:

· __attribute((aligned (n))),讓所作用的結構成員對齊在n位元組自然邊界上。如果結構中有成員的長度大於n,則按照最大成員的長度來對齊。

· __attribute__ ((packed)),取消結構在編譯過程中的優化對齊,按照實際占用位元組數進行對齊。

ps: 在進行socket程式設計時,收到的有些協議沒有考慮對齊,比如有21位元組的字串之類的,如果用結構體進行強轉就會有此位元組對齊的問題,需要使用 #pragma pack 設定1位元組對齊解決

C C 中結構體位元組對齊原理

首先看下面定義的結構體所佔空間記憶體的大小是多少呢?include using namespace std struct student 定義結構體 stu int main 可能會有人說,1 4 5,不就5嗎,然而,實際通過sizeof運算子得到的答案是 8 為什麼會這樣?通過記憶體空間分配來說明...

結構體位元組對齊

include pragma pack 2 struct t.pragma pack int main int argc,char argv 最後輸出的結果為 8。這個表示是按照2位元組來對齊資料,首先分配2位元組給成員變數i,分配完成後,還剩一位元組,zj add補0 沒法容納成員變數d,此時會再...

結構體位元組對齊

include pragma pack 2 struct t.pragma pack int main int argc,char argv 最後輸出的結果為 8。這個表示是按照2位元組來對齊資料,首先分配2位元組給成員變數i,分配完成後,還剩一位元組,zj add補0 沒法容納成員變數d,此時會再...