为什么 bool 似乎占用与 int 一样多的内存？ C++

Question

当我在 dev cpp 上运行这个程序时，任务管理器说它大约有 79 MB。使用 gnu c++ 4.7 的 Codeforces 说它是 79112 KB

#include<stdio.h>
const int N=10010,K=1010;
struct TPos
{
    int charge;
    bool ex;
    TPos()
    {
        charge=1<<30;
        ex=false;    
    }  
};
TPos d[N][K];

int main()
{
    while(1);
    return 0;
}

但是当 ex 参数被注释时：

#include<stdio.h>
const int N=10010,K=1010;
struct TPos
{
    int charge;
    //bool ex;
    TPos()
    {
        charge=1<<30;
        //ex=false;    
    }  
};
TPos d[N][K];

int main()
{
    //while(1);
    return 0;
}

只有 39536 KB。 我认为布尔值应该使用一个字节。为什么要翻倍？

Answer 1

除非你打包一个结构，否则它总是占用可被字长整除的内存（因为内存对齐）。例如，您可以在 gcc 中使用 __attribute__(packed) 打包结构。另见here。打包结构可能会减少所需的内存，但几乎肯定会减慢执行速度。

Answer 2

Bool 是一个字节，但您在这里看到的是结构打包。

您的结构包含一个 int，因此编译器会自动将结构与 int 的大小对齐，以确保它在数组中得到正确对齐。否则，数组的第二个元素的 int 会出现在不正确对齐的地址上 - 这可能会导致性能下降，在某些架构上甚至会导致崩溃。

您可以使用特定于编译器的编译指示和属性显式关闭结构打包，但您不想这样做。如果内存是一个问题，请考虑使用数组结构而不是结构数组。

Answer 3

因为内存对齐。在这种情况下，bool 在struct 与int 中对齐。含义 - 有一些额外未使用的字节。

这意味着，sizeof( your_struct ) 会给你2 * sizeof( int )。

您可以对此进行一些实验 - 检查 sizeof 和 structure，其中包含更多 bools（一个接一个），通过重新排序元素再次检查大小等。这些是有用的实验来了解会发生什么。此外，对结构填充和内存对齐的研究对您非常有用。

Answer 4

它与结构对齐有关。在某些平台上，如果它是 4 字节的倍数，则更容易寻址内存。编译器可能会填充您的结构以使其更易于使用。 如果我是正确的，您可以添加另一个 bool，您将看到没有使用额外的空间。

检查编译器选项以了解如何禁用它，但请注意性能可能会受到影响。

Answer 5

确实bool 通常使用一个字节（但它不是必须的）。

不过，C 和 C++ 也允许在结构中添加 padding（即空白）以允许对齐。这有点复杂，但基本上当变量在特定边界上对齐时，内存访问会变得更快。

在这种情况下，添加额外的 bool 可能会将结构大小从 4 个字节（仅在 int 中）增加到 8 个字节，因此允许结构在数组中很好地对齐。这当然取决于你的编译器，但你可以使用sizeof(TPos) 来检查。

大多数编译器都有扩展来请求不填充特定结构，即使这会使它们使用起来更慢——你可能想研究一下。

Answer 6

您可以使用大小说明符来减小对象的大小（请参阅以下代码中的:）。如果您真的不需要 charge 的完整 int 大小，这可能看起来像 TPosB：

#include <iostream>

#include<stdio.h>
struct TPosB
{
    int charge : sizeof(int)-1;
    bool ex : 1;
    TPosB()
    {
        charge=1 << sizeof(int)-2;
        ex=false;
    }
};
TPosB b;

struct TPos
{
    int charge;
    bool ex;
    TPos()
    {
        charge=1<<30;
        ex=false;    
    }  
};
TPos a;

int main()
{
    std::cout << "sizeof(int)" << sizeof(int);
    std::cout << "\nsizeof(a)=" << sizeof(a);
    std::cout << "\nsizeof(b)=" << sizeof(b);

    return 0;
}