C-alignas沒有給出預期的結果

Question

C11中的Alignas無法正常工作。 這是我的代碼：

#include <inttypes.h>
#include <stdalign.h>
#include <stdio.h>

struct A
{
    alignas(int32_t) int16_t a;
    int16_t b;
};

struct B
{
    int16_t a;
    alignas(int32_t) int16_t b;
};

struct C
{
    int16_t a;
    int32_t b;
};

struct D
{
    int32_t a;
    int16_t b;
};

int main(void)
{
    printf("%zu, %zu\n", alignof(int16_t), sizeof(int16_t));
    printf("%zu, %zu\n", alignof(int32_t), sizeof(int32_t));
    printf("%zu, %zu\n", alignof(struct A), sizeof(struct A));
    printf("%zu, %zu\n", alignof(struct B), sizeof(struct B));
    printf("%zu, %zu\n", alignof(struct C), sizeof(struct C));
    printf("%zu, %zu\n", alignof(struct D), sizeof(struct D));
}

輸出：

2, 2
4, 4
4, 4
4, 8
4, 8
4, 8

我期望所有這些結構的大小都相同。 為什么struct A與struct B大小不同？ 我是否誤解了alignas工作原理？

Answer 1

假設int16_t需要2字節對齊，而int32_t需要4字節對齊。

struct A
{
    alignas(int32_t) int16_t a;
    int16_t b;
};

它的自然布局是a 2個字節， b的2個字節和整個結構的2個字節的對齊方式。

但是alignas(int32_t)引入了其他限制： a必須在4字節邊界上對齊。 這迫使整個結構在4字節邊界上對齊。 但大小a是仍然僅有2個字節，所以b可以隨后立即被置於與沒有填充，一個第（4n + 2）字節的邊界上。 b 2個字節之后，我們在4n + 4上，即再次在4字節邊界上。 這意味着我們在b之后不需要填充：我們可以立即啟動該結構的另一個實例。

總而言之，我們有一個沒有填充的結構（ sizeof (struct A)是其成員大小之和4）和其第一個成員對齊的總和4。

struct B
{
    int16_t a;
    alignas(int32_t) int16_t b;
};

這里的情況有所不同： a本身僅強制2字節對齊。 但是現在b必須在4字節邊界上對齊，因此整個結構必須在4字節邊界上對齊，並且在a之后插入2個字節的填充。 到目前為止，我們有2個字節用於a ，2個字節的填充，2個字節的b ，這使我們着陸在（4n + 6）（即4n + 2）字節邊界上。 我們需要達到開始的狀態，因此在b之后插入另外2個字節的填充，以確保我們在4個字節的邊界上結束。

總而言之，我們最終得到2 + 2字節的填充和2 + 2字節的內容，大小為8。

Answer 2

您已指定B的b元素在4字節邊界上對齊。 由於a只需要2個字節，這導致2個字節的填充之間a和b ，和另一2個字節后b使結構作為一個整體的4個字節的倍數。

對於A ，只有a具有4個字節的對齊方式（通過在結構的開頭進行對齊）。 b沒有額外的對齊要求，因此緊接也沒有填充，並且最后也不需要填充。

Answer 3

它們不同的原因是

sizeof給出存儲其類型或實例所需的實際大小（以字節為單位）。

alignof為您提供最大元素所需的字節對齊方式。