std::pair<U,V> 对齐控制

Question

我注意到在尝试将 std::pair 保存到二进制文件时发生的一件不愉快的事情：std::pair 与一个单词对齐。它在处理器效率方面可能很有用，但需要更多存储空间，因此我想将对齐模式切换为 std::pair 的 1 字节。我的编译器是 MS VC++ 2012。

#include <iostream>

int main( )
{
    struct S_a { double a; size_t b; };

#pragma pack(1)
    struct S_wa { double a; size_t b; };

    std::cout << sizeof( size_t ) << '\n';                          // 4
    std::cout << sizeof( double ) << '\n';                          // 8
    std::cout << sizeof( std::pair< size_t, size_t > ) << '\n';     // 8
    std::cout << sizeof( std::pair< double, size_t > ) << '\n';     // 16 - bad
    std::cout << sizeof( S_wa ) << '\n';                            // 12 - good
    std::cout << sizeof( S_a ) << '\n';                             // 16
    std::cout << sizeof( std::pair< double, double > ) << '\n';     // 16
}

我试过了，但它不起作用：

#pragma pack(1)
    typedef std::pair< double, size_t > Q;

    std::cout << sizeof( Q ) << '\n';                               // 16

Answer 1

A std::pair 基本上归结为：

class xxx
{
   T1 _t1;
   T2 _t2;
};

两个成员的对齐方式由在定义模板本身时生效的对齐方式定义，而不仅仅是在用于实例化实例时。

STL 的 Microsoft 实现使用符号 _CRT_PACKING 来定义用于所有 STL 组件的打包。默认情况下，包装设置为 8。如果您在包含定义 std::pair (<utility>) 的标头之前自己定义此符号，理论上您可以覆盖包装并设置自己的包装。

请注意调用库或采用标准打包的其他代码时可能遇到的潜在问题。

Answer 2

抱歉，pack 编译指示在这种情况下对您不起作用。你可以

#define _CRT_PACKING 1
#include <utility>

这可能会导致各种问题。其中之一是某些 API，尤其是低级 API，期望数据以某种方式对齐。并非所有人都足够聪明，可以处理不适合的情况；这可能导致不礼貌的崩溃。

如果你真的希望对象像这样被序列化，请自己处理std::pair<U,V>的序列化（仅示例）：

template<typename U, typename V>
void paircpy(char *dest, const std::pair<U, V> &pair) {
    memcpy(buffer, &pair.first, sizeof(U));
    memcpy(buffer + sizeof(U), &pair.second, sizeof(V));
}

您可能希望处理不适合memcpy 的数据类型的特殊情况。

对于任何严肃的项目，您真正应该做的是以可移植的方式序列化对象，以便它们可检索并优雅地处理浮点、签名数据类型的不同编码、指针 、数组、STL 容器以及其他无法简单转储对象内存或不足的任何其他内容。

阅读C++ FAQ 并开发您自己的序列化模块，这些模块不仅仅是将对象的内存表示转储到文件中。

或者，您可以使用预打包的便携式解决方案来序列化数据类型，例如

• Boost.Serialization
• 谷歌的Protocol Buffers
• XDR 库
• JSON 或 XML

Answer 3

好的，完全不同的“解决方案”可能是一个好主意，也可能不是一个好主意，但是嘿，如果它有效，我是谁来阻止你知道。它带有与其他答案相同的所有注意事项，但允许您挑选毒药。

对您关心的类型进行std::pair 的部分特化，使用该特定定义的编译指示包，例如。对于char 和int：

namespace std {
#pragma pack( /* ... whatever you want ... */ )
template<> struct pair<char,int> {
  char first;
  int second;
};
}

在您可以触摸到定义的地方，您可以影响包装。同样，只有当您愿意为所有相关类型都这样做时，这才是好的，并记住其他海报提到的警告。

^{你正在使用的库很可能很疯狂，并决定在 pair 中放置更多库的其余部分所依赖的东西，但你可能不需要担心它}