如何解决C++结构体内存对齐计算问题-创新互联

这篇文章将为大家详细讲解有关如何解决C++结构体内存对齐计算问题,文章内容质量较高,因此小编分享给大家做个参考,希望大家阅读完这篇文章后对相关知识有一定的了解。

创新互联公司专注于企业成都全网营销、网站重做改版、海北州网站定制设计、自适应品牌网站建设、H5高端网站建设电子商务商城网站建设、集团公司官网建设、成都外贸网站制作、高端网站制作、响应式网页设计等建站业务,价格优惠性价比高,为海北州等各大城市提供网站开发制作服务。

编译环境:vs2015

对齐原则:

     原则1:数据成员对齐规则:结构(struct)(或联合(union))的数据成员,第一个数据成员放在offset为0的地方,以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中,比较小的那个进行。

     原则2:结构(或联合)的整体对齐规则:在数据成员完成各自对齐之后,结构(或联合)本身也要进行对齐,对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)大数据成员长度中,比较小的那个进行。

     原则3:结构体作为成员:如果一个结构里有某些结构体成员,则结构体成员要从其内部大元素大小的整数倍地址开始存储。

默认对齐值:

Linux 默认#pragma pack(4)

window 默认#pragma pack(8)

注:可以通过预编译命令#pragma pack(n),n=1,2,4,8,16来改变这一系数,其中的n就是指定的“对齐系数”。

例一:一字节对齐

第一步: 成员数据对齐

#pragma pack(1)
struct AA {
 int a; //长度4 < 1 按1对齐;偏移量为0;存放位置区间[0,3]
 char b; //长度1 = 1 按1对齐;偏移量为4;存放位置区间[4]
 short c; //长度2 > 1 按1对齐;偏移量为5;存放位置区间[5,6]
 char d; //长度1 = 1 按1对齐;偏移量为6;存放位置区间[7]
 //整体存放在[0~7]位置区间中,共八个字节。
};
#pragma pack()

第二步: 整体对齐

整体对齐系数 =min((max(int,short,char), 1) = 1,所以不需要再进行整体对齐。整体大小就为8。

图示如下:

如何解决C++结构体内存对齐计算问题

例二:二字节对齐

第一步: 成员数据对齐

#pragma pack(2)
struct AA {
 int a; //长度4 > 2 按2对齐;偏移量为0;存放位置区间[0,3]
 char b; //长度1 < 2 按1对齐;偏移量为4;存放位置区间[4]
 short c; //长度2 = 2 按2对齐;偏移量要提升到2的倍数6;存放位置区间[6,7]
 char d; //长度1 < 2 按1对齐;偏移量为7;存放位置区间[8];共九个字节
};
#pragma pack()

第二步: 整体对齐

整体对齐系数 =min((max(int,short,char), 2) = 2,将9提升到2的倍数,则为10.所以最终结果为10个字节。

图示如下:(X为补齐部分)

如何解决C++结构体内存对齐计算问题

例三:四字节对齐

第一步: 成员数据对齐

#pragma pack(4)
struct AA {
 int a; //长度4 = 4 按4对齐;偏移量为0;存放位置区间[0,3]
 char b; //长度1 < 4 按1对齐;偏移量为4;存放位置区间[4]
 short c; //长度2 < 4 按2对齐;偏移量要提升到2的倍数6;存放位置区间[6,7]
 char d; //长度1 < 4 按1对齐;偏移量为7;存放位置区间[8];总大小为9
};
#pragma pack()

第二步: 整体对齐

整体对齐系数 =min((max(int,short,char), 4) = 4,将9提升到4的倍数,则为12.所以最终结果为12个字节。

图示如下:(X为补齐部分)

如何解决C++结构体内存对齐计算问题

例三:八字节对齐

第一步: 成员数据对齐

#pragma pack(8)
struct AA {
 int a; //长度4 < 8 按4对齐;偏移量为0;存放位置区间[0,3]
 char b; //长度1 < 8 按1对齐;偏移量为4;存放位置区间[4]
 short c; //长度2 < 8 按2对齐;偏移量要提升到2的倍数6;存放位置区间[6,7]
 char d; //长度1 < 8 按1对齐;偏移量为7;存放位置区间[8],总大小为9
};
#pragma pack()

第二步: 整体对齐

整体对齐系数 =min((max(int,short,char), 8) = 4,将9提升到4的倍数,则为12.所以最终结果为12个字节。图示如上。

注:可以通过stddef.h库中的offsetof宏来查看对应结构体元素的偏移量。

例四:结构体中包含结构体的运算

整体计算过程如下

struct EE
{
 int a; //长度4 < 8 按4对齐;偏移量为0;存放位置区间[0,3]
 char b; //长度1 < 8 按1对齐;偏移量为4;存放位置区间[4]
 short c; //长度2 < 8 按2对齐;偏移量由5提升到6;存放位置区间[6,7]
 //结构体内部大元素为int,由于偏移量为8刚好是4的整数倍,所以从8开始存放接下来的struct FF
 struct FF
 {
 int a1; //长度4 < 8 按4对齐;偏移量为8;存放位置区间[8,11]
 char b1; //长度1 < 8 按1对齐;偏移量为12;存放位置区间[12]
 short c1; //长度2 < 8 按2对齐;偏移量为13,提升到2的倍数14;存放位置区间[14,15]
 char d1; //长度1 < 8 按1对齐;偏移量为16;存放位置区间[16]
 };
 //整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 8) = 4,将内存大小由17补齐到4的整数倍20
 char d;  //长度1 < 8 按1对齐;偏移量为21;存放位置区间[21]
 //整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 8) = 4,将内存大小由21补齐到4的整数倍24
};

图示如下:

如何解决C++结构体内存对齐计算问题

例五:再来一个嵌套结构体的计算

整体计算过程如下

struct B {
 char e[2]; //长度1 < 8 按2对齐;偏移量为0;存放位置区间[0,1]
 short h; //长度2 < 8 按2对齐;偏移量为2;存放位置区间[2,3]
 //结构体内部大元素为double,偏移量为4,提升到8,所以从8开始存放接下来的struct A
 struct A {
 int a; //长度4 < 8 按4对齐;偏移量为8;存放位置区间[8,11]
 double b; //长度8 = 8 按8对齐;偏移量为12,提升到16;存放位置区间16,23]
 float c; //长度4 < 8,按4对齐;偏移量为24,存放位置区间[24,27]
 };
 //整体对齐系数 = min((max(int,double,float), 8) = 8,将内存大小由28补齐到8的整数倍32
};

图示如下:

如何解决C++结构体内存对齐计算问题

小结:当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候,这个n值的大小将不产生任何效果。

关于如何解决C++结构体内存对齐计算问题就分享到这里了,希望以上内容可以对大家有一定的帮助,可以学到更多知识。如果觉得文章不错,可以把它分享出去让更多的人看到。

另外有需要云服务器可以了解下创新互联建站www.cdcxhl.com,海内外云服务器15元起步,三天无理由+7*72小时售后在线,公司持有idc许可证,提供“云服务器、裸金属服务器、高防服务器、香港服务器、美国服务器、虚拟主机、免备案服务器”等云主机租用服务以及企业上云的综合解决方案,具有“安全稳定、简单易用、服务可用性高、性价比高”等特点与优势,专为企业上云打造定制,能够满足用户丰富、多元化的应用场景需求。


文章名称:如何解决C++结构体内存对齐计算问题-创新互联
URL链接:http://myzitong.com/article/dospds.html