Windows下struct和union字节对齐设置以及大小的确定(一 简介和结构体大小的确定)...
发布日期:2021-08-16 08:21:57 浏览次数:5 分类:技术文章

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在windows下设置字节对齐大小的方式,目前我了解有三种:

1. 在编译程序时候的编译选项  /Zp[n],如 cl /Zp4 表示对齐大小是4字节;

2. 预处理命令   #pragma pack( [ show ] | [ push | pop ] [, identifier ] , n  );

3. 微软特定命令  __declspec(align(#))。

下面我将分别介绍这三种,并分析不同方式的优缺点,先明确下字节对齐大小都是2的指数倍如1,2,4,8,16,32等。

方法一的用法最为简单,只需要在编译选项设置就行,该方式将作用于整个模块,因此是全局性的,不够灵活。

方法二的用法复杂点,但该方法可以在一个模块中不断的设置字节对齐大小,灵活性很强,针对不同的结构体采用不同的对齐大小,很适合这种方法,但用法较为复杂。

方法三的方法主要是作用于整个结构体上,是加强了字节对齐的限制,如将整个结构体对齐为64字节,不管里面元素总的大小,则结构体大小为大于总大小的最小的64倍数。

结构体大小的确定以及每个元素位置的确定:

对齐大小为 align(方法一和方法二设置的值,在vs2013中默认为8字节)、结构体中元素字节最大为max、结构体对齐align_struct(由方法三进行设置)

       假设内存是一个一个篮子用于存放结构体的每个变量, 而篮子肯定有大小   = min(align, max)大小为对齐大小和元素字节最大的 较小者。

下面就是将元素放入篮子的问题,有个原则是:

"The alignment of a member will be on a boundary that is either a multiple ofn or a multiple of the size of the member, whichever is smaller."

每个元素放置的位置 要么是 对齐大小的整数倍,要么是 该元素大小的整数倍,比较这两个值,哪个小就放在那。

若没有方法三设置,则最后结构体的大小就为篮子 大小的倍数,若有方法三的设置最后在考虑结构体整体的字节对齐。下面举个例子:

typedef struct A{	char ca;	int ib;	short sc;	int  id;	double de;}A;
若对齐大小align=4, 则 max = 8 = sizeof(double), 篮子大小为 min(4,8) = 4.

char ca 放在第一个篮子中, 偏移为0

int ib 要放在的位置必须为4的倍数,所以放在第二个篮子中,偏移为4

short sc 要放在的位置为2的倍数, 所以放在第三个篮子中,偏移为8

       int id要放在位置为4的倍数, 第三个篮子没有这样的位置,所以放在第四个篮子中,偏移为12

      double要放在位置为4的倍数,放在第五个篮子和第六个篮子中,偏移为16,

可以看出总共用了6个篮子,总大小sizeof(A) = 24.

若添加方法三在结构体上 如下

typedef struct __declspec( align( 32) ) A{	char ca;	int ib;	short sc;	int  id;	double de;}A;
修饰结构体的对齐大小为32,则
sizeof(A) = 32 ,但每个元素在该结构体中偏移和上面都一样,只是在结构体的末尾添加字节用于对齐。

      现在只是简单介绍了三种方法和结构体大小的确定 ,将在后面具体介绍方法二和方法三的用法。

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