`

VC结构字节对齐

    博客分类:
  • C++
 
阅读更多

 

1、 sizeof应用在结构上的情况

请看下面的结构:

struct MyStruct

{

double dda1;

char dda;

int type

};

对结构MyStruct采用sizeof会出现什么结果呢?sizeof(MyStruct)为多少呢?也许你会这样求:

sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13

但是当在VC中测试上面结构的大小时,你会发现sizeof(MyStruct)为16。你知道为什么在VC中会得出这样一个结果吗?

其实,这是VC对变量存储的一个特殊处理。为了提高CPU的存储速度,VC对一些变量的起始地址做了"对齐"处理。在默认情况下,VC规定各成员变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量必须为该变量的类型所占用的字节数的倍数。下面列出常用类型的对齐方式(vc6.0,32位系统)。

类型 
对齐方式(变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量)

Char 
偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数

int 
偏移量必须为sizeof(int)即4的倍数

float 
偏移量必须为sizeof(float)即4的倍数

double 
偏移量必须为sizeof(double)即8的倍数

Short 
偏移量必须为sizeof(short)即2的倍数

 

各成员变量在存放的时候根据在结构中出现的顺序依次申请空间,同时按照上面的对齐方式调整位置,空缺的字节VC会自动填充。同时VC为了确保结构的大小为结构的字节边界数(即该结构中占用最大空间的类型所占用的字节数)的倍数,所以在为最后一个成员变量申请空间后,还会根据需要自动填充空缺的字节。

下面用前面的例子来说明VC到底怎么样来存放结构的。

struct MyStruct

{

double dda1;

char dda;

int type

};

为上面的结构分配空间的时候,VC根据成员变量出现的顺序和对齐方式,先为第一个成员dda1分配空间,其起始地址跟结构的起始地址相同(刚好偏移量0刚好为sizeof(double)的倍数),该成员变量占用sizeof(double)=8个字节;接下来为第二个成员dda分配空间,这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为8,是sizeof(char)的倍数,所以把dda存放在偏移量为8的地方满足对齐方式,该成员变量占用sizeof(char)=1个字节;接下来为第三个成员type分配空间,这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为9,不是sizeof(int)=4的倍数,为了满足对齐方式对偏移量的约束问题,VC自动填充3个字节(这三个字节没有放什么东西),这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为12,刚好是sizeof(int)=4的倍数,所以把type存放在偏移量为12的地方,该成员变量占用sizeof(int)=4个字节;这时整个结构的成员变量已经都分配了空间,总的占用的空间大小为:8+1+3+4=16,刚好为结构的字节边界数(即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof(double)=8)的倍数,所以没有空缺的字节需要填充。所以整个结构的大小为:sizeof(MyStruct)=8+1+3+4=16,其中有3个字节是VC自动填充的,没有放任何有意义的东西。

下面再举个例子,交换一下上面的MyStruct的成员变量的位置,使它变成下面的情况:

struct MyStruct

{

char dda;

double dda1;  

int type

};

这个结构占用的空间为多大呢?在VC6.0环境下,可以得到sizeof(MyStruc)为24。结合上面提到的分配空间的一些原则,分析下VC怎么样为上面的结构分配空间的。(简单说明)

struct MyStruct

{

  char dda;//偏移量为0,满足对齐方式,dda占用1个字节;

double dda1;//下一个可用的地址的偏移量为1,不是sizeof(double)=8

             //的倍数,需要补足7个字节才能使偏移量变为8(满足对齐

             //方式),因此VC自动填充7个字节,dda1存放在偏移量为8

             //的地址上,它占用8个字节。

int type;//下一个可用的地址的偏移量为16,是sizeof(int)=4的倍

           //数,满足int的对齐方式,所以不需要VC自动填充,type存

           //放在偏移量为16的地址上,它占用4个字节。

};//所有成员变量都分配了空间,空间总的大小为1+7+8+4=20,不是结构

   //的节边界数(即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof

   //(double)=8)的倍数,所以需要填充4个字节,以满足结构的大小为

   //sizeof(double)=8的倍数。

 

所以该结构总的大小为:sizeof(MyStruc)为1+7+8+4+4=24。其中总的有7+4=11个字节是VC自动填充的,没有放任何有意义的东西。

 

VC对结构的存储的特殊处理确实提高CPU存储变量的速度,但是有时候也带来了一些麻烦,我们也屏蔽掉变量默认的对齐方式,自己可以设定变量的对齐方式。

VC中提供了#pragma pack(n)来设定变量以n字节对齐方式。n字节对齐就是说变量存放的起始地址的偏移量有两种情况:第一、如果n大于等于该变量所占用的字节数,那么偏移量必须满足默认的对齐方式,第二、如果n小于该变量的类型所占用的字节数,那么偏移量为n的倍数,不用满足默认的对齐方式。结构的总大小也有个约束条件,分下面两种情况:如果n大于所有成员变量类型所占用的字节数,那么结构的总大小必须为占用空间最大的变量占用的空间数的倍数;

否则必须为n的倍数。下面举例说明其用法。

#pragma pack(push) //保存对齐状态

#pragma pack(4)//设定为4字节对齐

struct test

{

  char m1;

  double m4;

  int  m3;

};

#pragma pack(pop)//恢复对齐状态

以上结构的大小为16,下面分析其存储情况,首先为m1分配空间,其偏移量为0,满足我们自己设定的对齐方式(4字节对齐),m1占用1个字节。接着开始为m4分配空间,这时其偏移量为1,需要补足3个字节,这样使偏移量满足为n=4的倍数(因为sizeof(double)大于n),m4占用8个字节。接着为m3分配空间,这时其偏移量为12,满足为4的倍数,m3占用4个字节。这时已经为所有成员变量分配了空间,共分配了16个字节,满足为n的倍数。如果把上面的#pragma pack(4)改为#pragma pack(16),那么我们可以得到结构的大小为24。(请读者自己分析)

分享到:
评论

相关推荐

    5分钟搞定内存字节对齐

    C语言内存字节对齐详解 在C语言中,内存字节对齐是指编译器为了提高程序执行效率和可移植性,而对结构体成员在内存中的存储方式进行的调整。这个调整是基于体系结构的对齐规则,旨在提高程序的执行效率和可移植性。...

    浅析C++字节对齐容易被忽略的两个问题

    在这里就分享两条开发中曾经忽略的问题:1、Union(联合体)的字节对齐先...调试一下结构体的内存布局,发现,union自身增加了2个字节的填充,用来保持Union本身的4字节对齐。即union在内存中变成:union{double dTest

    内存对齐详解

    `short c`按2字节对齐,但由于前一个成员`b`是按1字节对齐的,因此`c`需要等待下一个可以按2字节对齐的位置,即第8字节;`char d`按1字节对齐,位于第10字节。最后整体大小按4字节对齐,因此为12字节。 通过对这些...

    3.2VC内存对齐准则共6页.pdf.zip

    但是,通过#pragma pack可以改变这个行为,使得结构体的成员按照指定的n字节对齐。 接下来,我们讨论一下内存对齐在实际编程中的应用。在结构体或联合体中,如果不对成员进行对齐,可能会导致内存浪费,因为编译器...

    C/C++结构体字节对齐详解

     我们先看看sizeof的定义——sizeof的结果等于对象或者类型所占的内存字节数,好吧,那让我们来看看S1的内存分配情况  S1 s1 = { 'a', 0xFFFFFFFF };  定义上面的变量后,加上断点,运行程序,观察s1所在的...

    内存对齐的规则以及作用 - 蜗牛小居 - C++博客1

    - `int b`需要4字节对齐,所以它从第4个字节开始,结构体大小现在是6字节,但为了满足8字节对齐,编译器会在`char a`后面填充2个字节,使得总大小为8字节。 内存对齐的作用主要包括: 1. **性能优化**:对齐可以...

    vc结构体数组长度计算

    但由于内存对齐的要求,VC++会将其总大小调整为24字节,以符合8字节对齐的规则。 #### 使用`#pragma pack`控制内存对齐 如果需要对结构体的内存对齐方式进行更精细的控制,可以使用预处理器指令`#pragma pack`。...

    sizeof()简介

    《sizeof() 深度解析:C语言中的内存管理与字节对齐》 在C语言的世界里,`sizeof()`运算符是一个强大的工具,它能够返回一个类型或变量占用的内存字节数。理解`sizeof()`的工作原理对于优化程序性能和有效管理内存...

    sizeof(结构体)和内存对齐

    但是,在VC6中测试结果却是8个字节,这是因为编译器为了满足内存对齐的要求增加了填充字节。 内存对齐是指编译器为了提高程序的效率和可移植性,对内存地址的限制和调整。许多实际的计算机系统对基本类型数据在内存...

    Halcon/Opencv/VC之间图像相互转换

    2. **字节对齐**:对于OpenCV和C++而言,必须考虑字节对齐问题,以避免出现图像显示错误。 3. **WIDTHBYTES宏**:使用适当的宏来计算每行的实际字节数,确保数据的正确性。 总之,通过合理的设计和实现,可以在...

    内存对齐详解_详细介绍

    1、1 字节对齐 (#pragma pack(1)) 输出结果:sizeof(struct test_t) = 8 [两个编译器输出一致] 分析过程: 成员数据对齐: #pragma pack(1) struct test_t { int a; /* 长度 4 > 1 按 1 对齐;起始 offset=0 0%1=0...

    内存对齐问题的完美解释.doc

    按照内存对齐规则,它应该在4的倍数位置开始,但`char`后面的位置是9(8+1),不是4的倍数,所以编译器会在`char`和`int`之间添加3个额外的字节作为填充,使得`int`的起始地址成为12,满足4字节对齐。这样一来,...

    VC程序读取Bmp格式文件

    接下来,读取图像数据,由于BMP文件的行数据是按从低地址到高地址排列的,所以可能需要进行行字节对齐的调整。以下是一个简单的读取BMP文件的步骤: a. 打开文件:使用`ifstream`类打开BMP文件,设置为二进制模式...

    vc一些东西pragma

    - `#pragma pack(1)`:设置所有数据成员按字节对齐,即不保留任何额外的空隙。 - `#pragma pack(push, n)`:保存当前的对齐设置,并将对齐值设为`n`。常用于局部修改对齐策略,而不会影响后续的对齐设置。 - `#...

    C语言内存对齐.pdf

    #pragma pack(n)表示编译器需要按照n字节对齐,n可以是1、2、4、8等值。而#pragma pack(pop)表示取消之前的对齐设置。通过使用#pragma pack可以减少填充字节,从而减小结构体的内存大小,但这可能会影响性能。例如,...

    各种C编译器中枚举类型大小问题

    在编写通用的代码时,我们经常使用#pragma pack(1)来使编译器以单字节对齐。但是,这个方法并不能完全解决问题,因为枚举类型的大小仍然是由编译器决定的。 例如,在以下程序中,我们使用#pragma pack(1)来使编译器...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics