Question

具体来说，这出现在讨论中：

记忆消耗明智，使用struct两个int的内存是否有可能比仅仅int两个内存更多？

或者，用语言来说：

#include <iostream>

struct S { int a, b; };

int main() {
    std::cout << (sizeof(S) > sizeof(int) * 2 ? "bigger" : "the same") << std::endl;
}

是否有任何合理的¹（不一定是普通或当前）环境，这个小程序会打印bigger？

¹为了澄清，我在这里所指的是以一些有意义的数量开发和生产的系统（和编译器），特别是不是为了证明这一点而构建的理论示例，或一次性原型或爱好者创作。

Answer 1

是否有任何合理的（不一定是常见的或最新的）环境，这个小程序会打印得更大？

不是我知道的。我知道not completely reassuring，但我有理由相信，由于C ++标准的要求，没有这样的环境。

在符合标准的†编译器中，如下所示：

（1）数组之间不能有任何填充，因为它们可以通过指针^ref访问它们;
（2）标准布局结构在每个成员之后可能有也可能没有填充，但在开头不，因为它们与＆＃34;更短的＆＃34; -but-布局兼容等于标准布局结构^ref;
（3）数组元素和结构成员正确对齐^ref;

从（1）和（3）可以得出，类型的对齐小于或等于其大小。如果它更大，则数组需要添加填充以使其所有元素对齐。出于同样的原因，类型的大小始终是其对齐的整数倍。

这意味着在给定的结构中，第二个成员将始终正确对齐 - 无论int的大小和对齐 - 如果放置在第一个成员之后，即不需要填充填充。在此布局下，struct的大小也已经是其对齐的倍数，因此也不需要尾随填充。

我们可以选择不符合标准的（大小，对齐）值，这使得此结构需要任何形式的填充。

任何这样的填充都需要不同的目的。但是，这样的目的似乎难以捉摸。假设由于某种原因需要这个填充的环境。无论填充的原因是什么，它都可能适用于数组，但是从（1）我们知道它不能。

但是假设这样的环境确实存在，我们需要一个C ++编译器。它可以通过简单地使int更大，即通过将填充放在内部来支持数组中额外需要的填充。这反过来又会允许结构与两个整数的大小相同，并让我们没有理由添加填充。

†一个编译器 - 即使是一个不符合标准的编译器 - 可以解决任何这些错误，这可能是错误的，所以我会忽略它们。

‡我想在数组和结构都是原语的环境中，可能存在一些基本的区别，它们允许我们使用无填充数组和填充结构，但同样，我使用了don't know of any such thing。

Answer 2

在您的具体示例struct S { int a, b; };中，我看不到任何合理的填充参数。 int应该已经自然对齐，如果是，int *可以而且应该是指针的自然表示，并且S *不需要有任何不同。但总的来说：

一些罕见的系统具有不同表示的指针，例如， int *表示为表示“字”地址的整数，char *是字地址和字节偏移的组合（其中字节偏移存储在其他不需要的高位中）字地址）。通过加载单词，然后屏蔽和移位以获得正确的字节，在软件中取消引用char *。

在这样的实现中，确保所有结构类型具有最小对齐可能是有意义的，即使对于结构的成员不是必需的，只是为了使指向该结构的指针不需要该字节偏移混乱。意味着给定struct S { char a, b; };，sizeof(S) > 2是合理的。具体来说，我希望sizeof(S) == sizeof(int)。

我从未亲自使用过这样的实现，因此我不知道它们是否确实产生了这样的填充。但是这样做的实现是合理的，并且至少非常接近现有的实际实现。

Answer 3

我知道这不是你要求的，它不符合你的问题的精神（因为你可能有标准的布局类），但严格地回答这一部分：

内存消耗明智，是否有可能使用结构两个整数比两个整数占用更多的内存？

答案是有点......是的：

struct S
{
    int a;
    int b;

    virtual ~S() = default;
};

_{讽刺地指出C ++没有结构，它有类。 struct是一个引入类的声明/定义的关键字。}

Answer 4

只能访问64位块内存的系统可能有一个选项可以使用32位＆＃34; int＆＃34;并不是完全不可信的。与可能被uint32_t绊倒的其他程序兼容的大小提升为更大的类型。在这样的系统上，一个偶数个＆＃34; int＆＃34;值可能没有额外的填充，但具有奇数个值的值可能会这样做。

从实际角度来看，具有两个int值的结构需要填充的唯一方法是，如果结构的对齐多于两倍于＆＃34; int＆＃的粗略结果34 ;.这反过来要求结构的对齐比64位粗，或者int的大小小于32位。后一种情况本身并不常见，但是将两者结合起来会使结构对齐比int对齐粗两倍以上似乎非常奇怪。

Answer 5

理论上填充用于提供访问内存区域的有效方法。如果将填充添加到2个整数变量会增加效率，而不是它可以有填充。但实际上我没有遇到任何具有2个整数的结构填充位。

是否存在“int”会导致struct padding的环境？

5 个答案: