数据结构填充答案

【问题标题】：Data structure padding数据结构填充
【发布时间】：2011-05-17 01:19:45
【问题描述】：

什么是 c++ 中的数据结构填充以及如何检查填充字节的字节数？

class a { public: int x; int y; int z; };

【问题讨论】：

我读过 sizeof 运算符返回大小以及填充字节，所以我只是想知道。
好的，很公平。如果您只是出于好奇而感兴趣，那么以下两个答案是合理的。您不应该试图找出有关填充的信息，这样您就可以编写对其进行假设的代码。这样的代码可能不可移植。

标签： c++ data-structures

【解决方案1】：

处理器要求某些类型的数据具有特定的对齐方式。例如，处理器可能要求int 位于 4 字节边界上。因此，例如，int 可以从内存位置 0x4000 开始，但不能从 0x4001 开始。所以如果你定义了一个类：

class a
{
public:
    char c;
    int i;
};

编译器必须在c 和i 之间插入填充，以便i 可以从4 字节边界开始。

【讨论】：

意味着如果您的示例从字节边界开始，您将不会有任何填充。它应该是。
对于您可能遇到的绝大多数处理器/编译器，这个答案通常是正确的。只是不要依赖它总是准确无误。
"处理器需要" - 有时是正确的，有时不需要（即，如果未对齐，它不会 SIGBUS 或类似的），但性能更好。
不完全正确。大多数处理器都是字节可寻址的，因此整数可以从任何字节地址开始。但是，编译器会将 int 放置在 4/8 字节边界上，因为 CPU 处理内存操作的方式会提高系统性能。

【解决方案2】：

struct A
{
    char c;
    int i;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    A a;

    cout << "sizeof struct = " << sizeof(A) << endl;

    cout << "sizeof items  = " << sizeof(a.c) + sizeof(a.i) << endl;

    return 0;
}

【讨论】：

【解决方案3】：

填充是出于性能原因 - 请参阅这篇文章 Data Structure Alignment 了解更多信息。

要查看编译器是否填充了您的数据结构，您可以编写一个简单的程序：

#include <iostream>

class a {
public:
    int x;
    int y;
    int z;
};

int main()
{
    std::cout << sizeof(a) << std::endl; // print the total size in bytes required per class instance

    a anInstance;
    std::cout << &anInstance.x << std::endl; // print the address of the x member
    std::cout << &anInstance.y << std::endl; // as above but for y
    std::cout << &anInstance.z << std::endl; // etc
}

我添加了公共声明以避免编译器错误 - 它不会影响大小或填充。

编辑：在我的 macbook air 上运行它会得到以下输出： 12 0x7fff5fbff650 0x7fff5fbff654 0x7fff5fbff658

这表明在我的机器上总大小为 12 个字节，每个成员相隔 4 个字节。每个 int 是 4 个字节（可以用 sizeof(int) 确认）。没有填充。

与班上的不同成员一起尝试，例如：

class b {
    public:
        char      w;
        char      x[6];
        int       y;
        long long z;
};

【讨论】：

“出于性能原因进行填充”...有时，有时如果要求访问未对齐的数据，CPU 将实际上是 SIGBUS 或类似的。

【解决方案4】：

Lol 只需创建 2 个相同的结构，将其中一个打包例如

struct foo {
  int  a;
  char b;
  int  c;
} 

struct bar {
  int  a;
  char b;
  int  c;
} __attribute__((__packed__));

sizeof(foo) - sizeof(bar) 会给你填充量。或者您也可以像 Duck 建议的那样手动计算。

【讨论】：