【问题标题】：padding struct with different types of fields使用不同类型的字段填充结构
【发布时间】：2020-05-20 05:58:48
【问题描述】：

我已经提到了this question，但仍然无法找到以下案例的答案。为什么填充不适用于test1的情况？

#include <stdio.h>

typedef unsigned short u16;
typedef unsigned char u8;
typedef struct
{
    u8 a[5];
    u8 b;
    u8 c;
} test1;

typedef struct
{
    u8 a[5];
    u16 b;
} test2;

int main(void) {
    test1 t1;
    test2 t2;
    printf("t1 = %d\n", sizeof(t1));
    printf("t2 = %d\n", sizeof(t2));
    return 0;
}

Output:
t1 = 7
t2 = 8

更新

在@ryyker 和@Ajay Brahmakshatriya 的回答之后，我编写了另一个测试代码，似乎答案不适用于这种情况......如果填充大小为3，因为test1 类型的大小是3、为什么test2的大小不是9而是7？

#include <stdio.h>

typedef unsigned short u16;
typedef unsigned char u8;
typedef struct
{
    u8 a;
    u8 b;
    u8 c;
} test1;

typedef struct
{
    test1 a[2];
    u8 b;
} test2;

int main(void) {
    test1 t1;
    test2 t2;
    printf("t1 = %d\n", sizeof(t1));
    printf("t2 = %d\n", sizeof(t2));
    return 0;
}

Output:
t1 = 3
t2 = 7

【问题讨论】：

因为数组类型的对齐要求与其元素类型的对齐要求相同。
首先编译器找到需要更多空间的类型，并将这个空间作为基础，并据此填充其他类型。
typedef unsigned short u16;?为什么要创建自己的类型？如果您想要一个 16 位无符号整数变量，只需使用标准 uint16_t。
@scmg - 到目前为止，您还没有回复任何 cmets 或答案。这些对你有帮助吗？有什么问题吗？...
@AndrewHenle uint16_t 在我的 pov 中不是基本类型，您需要为此包含一个标题。如果您没有自动完成功能，输入速度会更快。

标签： c padding

【解决方案1】：

结构的对齐要求大于等于其每个成员的对齐要求。此外，数组的对齐要求与其元素的对齐要求相同。

如果u8的对齐要求是1个字节，u16的对齐要求是2个字节，那么test1的对齐要求至少是1个字节，test2的对齐要求至少是2个字节字节。

由于test2的对齐要求是2字节，它的大小也应该是2字节的倍数（这样如果你声明一个struct数组，数组的所有元素都可以正确对齐）。

test2 的元素大小之和为 7 个字节。最接近 2 的倍数是 8 个字节。对于test1，由于对齐要求只有 1 个字节，因此 7 是可接受的大小。

最后，只要满足上述所有约束，实现就可以向结构添加任意数量的填充。所以没有正确的方法来回答“为什么这个结构的大小不等于我计算的大小？”这个问题。我在这里所拥有的可能是您的实现选择当前大小的原因。

【讨论】：

【解决方案2】：

为什么填充不适用于test1的情况...因为字节是最小的自然内存段，并且在第一个struct的情况下只有 em> 类型，编译器设置内存对齐为此struct 在一个字节段。没有一个成员反对这种自然对齐。因此不需要填充。

在第二个结构定义中，有一个u16 类型，奇数个字节（5）存储在数组成员中。 u16 成员导致对齐边界（|）为（默认）两个字节：

第一个结构可以看作是一系列字节内存位置，1字节对齐：

|.......|.......|.......|.......|.......|.......|.......| ( 7-bytes )
   a[0]    a[1]    a[2]    a[3]    a[4]     b       c

带有u16 成员的第二个结构使用2 字节对齐：（因此也会导致填充。）

|...............|...............|...............|..............| (8-bytes )
   a[0]   a[1]    a[2]    a[3]    a[4] (padding)       b

注意，可以使用pragma 语句修改默认对齐边界。例如pragma pack(1) 强制对齐边界为 1 个字节。这将有效地将b 与a[4] 相邻放置在内存中，并使第二个结构与第一个结构大小相同。

|.......|.......|.......|.......|.......|.......|.......| ( 7-bytes )
   a[0]    a[1]    a[2]    a[3]    a[4]         b       


pragma pack(1)//force alignment to 1 byte
typedef struct
{
    u8 a[5];
    u16 b;
} test2;
pragma pack()// set packing back to what it was

尽管this question/answer 谈到了pragma 语句，但它涵盖了周围的概念，例如您要问的那个。

【讨论】：