Question

例如，请考虑以下事项：

假设int是4字节对齐的，而long是8字节对齐的。

struct example
{
    int a;
    long b;
    int c;
};

编译器在内存中放置它的明显方法是： AAAAPPPPBBBBBBBCCCCPPPP，整个结构具有8字节对齐。

P表示填充字节
A指的是
B指的是b
C指的是c

在这种情况下，sizeof（示例）为24。

但另一种方法是： AAAABBBBBBBBCCCC与整个结构有对齐，使得起始字节mod 8的地址= 4（不确定怎么说这个更简洁）

在这种情况下，不需要填充，因此每个实例可以节省8个字节。

我的问题是，编译器是否允许这样做（按标准）？他们真的这样做了吗？我总是看到对齐仅以字节为单位进行讨论。

Answer 1

结构不能具有不比其成员的对齐要求严格的对齐要求。如果结构的成员是8字节对齐的，则结构需要至少8字节对齐。如果结构是8字节对齐的，那么在您的示例中，第二个成员不会是8字节对齐，因为它从8字节对齐的结构的开头偏移了四个字节，因此它不符合要求

可能的替代方法是将padding放在struct的开头，但不允许这样做：

C ++ 03 9.2p17

指向POD结构对象的指针（适当地使用reinterpret_cast转换）指向其初始成员（...），反之亦然。 [注意：因此，在POD结构对象中可能存在未命名的填充，但不是在其开头，以实现正确的对齐。]

另一种可能的替代方案是（正如你的建议）让8字节对齐实际意味着（(address%8)==4)（而不是(address%8)==0）。如果是这种情况，那么你的8字节对齐long具有相同的要求。不可能同时具有(address%8)==0和(address%8)==4对齐的类型，因为没有办法一般地分配满足两者的内存对齐要求。由于long也会有这种特殊的对齐要求，你仍然无法避免填充。

Answer 2

你忘记了数组。在一般情况下，你如何建议编译器应该确保每个数组元素在数组的情况下“起始字节mod 8 = 4”？

请记住，C语言要求对于T a[N]类型的任何数组对象，以下都适用

sizeof a == sizeof *a * N

这意味着整个数组对象a中存在的任何填充必须来自T类型的单个元素。不允许数组添加自己的填充。

换句话说，编译器不能简单地记住正确对齐各个struct对象。它实际上必须将填充包含在struct对象中，并将该填充计为该结构对象的sizeof的一部分。

你的AAAABBBBBBBBCCCC是一个“好”的，因为当这些对象紧凑地存储在一个数组中时（没有额外的填充），如果数组的第一个元素正确对齐，它们都会正确对齐。但是，如果数组内存由malloc分配，那么您期望如何实现第一个元素的正确对齐？ malloc对分配内存的类型一无所知，这意味着它无法根据您的类型的特定对齐要求定制其行为。

Answer 3

编译器将尝试通过添加填充来对齐每个成员。通常存在最大对齐，这取决于编译器和处理器（例如，通常您没有像256字节对齐那样的对齐）。这个最大对齐甚至不存在于标准中，因此编译器对齐大小为2048的结构并非不可能......

正如DyP在评论中所说，gcc可以将其打包为：

AAAA PPPP BBBB BBBB CCCC PPPP

Live example

请注意，它可以采用其他方式打包（在Ideone上使用double进行试用并与Stacked-Crooked进行比较）。

如果您不想填充，可以使用预处理器指令：

#pragma pack

这与gcc和MSVC兼容。

有了这个，用于前一个示例的相同版本的gcc将其打包为：

AAAA BBBB BBBB CCCC

Live example

除了'n字节对齐'之外，类型是否有可能具有对齐要求

3 个答案: