32位和64位架构上的c中的结构填充之间有何区别？

Question

我从http://fresh2refresh.com/c-programming/c-structure-padding/读取了内存，以32位处理器中的4个字节和64位处理器中的8个字节为一组，但没有弄清楚之间的区别这两个。

struct structure2 
    {
           int id1;
           char name;
           int id2;
           char c;
           float percentage;                      
    };

Answer 1

通过32位处理器（更具体地说，它是在谈论数据总线的大小而不是寄存器的大小），这意味着一次将读取和处理32位（4字节）的数据。

现在，考虑一个int：

int a=10; //assuming 4 bytes

00000000 000000000 00000000 00001010

假设没有端序架构，则将其存储为：

------------------------------------------------------------------------
| 00001010  |  00000000  |  00000000   |  00000000   |  <something_else>   
-------------------------------------------------------------------------
  1st byte     2nd byte     3rd byte      4th byte
\--------------------------------------------------/
                         |
               4 bytes processed together

在这种情况下，当处理器将读取要处理的数据时，它可以一次性处理整个整数（所有4个字节在一起）（更严格地说，在1个机器周期内）

但是，请考虑以下情况：存储了相同的整数，

------------------------------------------------------------------------
|<something_else>| 00001010  |  00000000  |  00000000   |  00000000   |     
-------------------------------------------------------------------------
  1st byte     2nd byte     3rd byte      4th byte
\------------------------------------------------------/
                         |
               4 bytes processed together

在这种情况下，处理器将需要2个机器周期来读取整数。

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大多数体系结构始终尝试最小化CPU周期。 因此，内存中的第一种排列被许多编译器所青睐，因此会强制执行对齐要求（填充）。 因此，将4个字节的int存储在以4s的倍数开头的地址中，将chars存储为1s的倍数，将8个字节的doubles存储为8s的倍数，将8个字节long long int存储为8s的倍数，依此类推...

现在考虑你的结构

struct structure2 
{
       int id1;   //assuming 4 byte int
       char name;  // 1byte
       int id2;    //4 byte
       char c;     // 1 byte
       float percentage;    //assuming 4 byte float                  
};

id1将存储在内存中的某个地址（以4的倍数开头）中，并占用4个字节。

名称将占用下一个字节。

现在，如果将id2存储在下一个字节中，则会破坏上面的对齐规则。 因此，它将保留3字节的填充并以adress开始存储，该地址是4的下一个倍数，将占用4字节。

对于c来说 ，同样的事情与name相同。 它占用下一个1字节，并保留3字节的填充。

最后百分比存储在接下来的4个字节中。

因此，结构的总大小变为20个字节 。

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可以说一个更复杂的情况

struct mystructure
{
   char        a; //1 byte char
   double      b; // 8 byte double
   int         c; // 4 byte int
}

乍一看，这里的大小可能是20字节 （char为1字节+ 7字节为填充+ 8字节为double ＋ 4字节为int）。

但是实际大小为24个字节 。

假设有人声明了此结构的数组

struct mystructre arr[4];

尽管arr [0]正确对齐，但此处（假定为20字节结构），但是如果仔细检查，会发现arr [1] .b未对齐。 因此，在结构的末尾添加4个字节的额外填充以使结构大小为其对齐方式的倍数。（每个结构也都有其自己的对齐要求）。

因此，总大小为24个字节。

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整数，长整数等的大小由编译器决定。 编译器通常会处理处理器体系结构，但可能会选择不这样做。

同样，是否使用填充由编译器决定。 不填充称为打包 。 一些编译器具有允许打包的显式选项。

在GCC（GNU C编译器）中，您可以使用__attribute__((__packed__))做到这一点，因此在以下代码中

struct __attribute__((__packed__)) mystructure2 
{
 char a;
 int b;
 char c;
};

由于明确请求打包结构， mystructure2的大小为6个字节。 此结构将较慢处理 。

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您现在可以自己弄清楚，在64位处理器中会发生什么，或者int的大小是否不同。

Answer 2

该网站并没有精确地确定使用哪种64位平台，但是似乎假定使用长度对齐的整数的ILP64（ int ， long和指针为64位）平台。 这意味着int在32位处理器上为4个字节，在64位处理器上为8个字节，并且每个字节必须以其自身长度的倍数对齐。

结果是name和id2之间的填充长度发生了变化（保留id2的对齐所必需的填充）。

在32位平台上，将有3个字节的填充。 在64位平台上，将有七个。

c和percentage之间的填充很可能不会更改，因为浮点变量的大小不受处理器位的影响。