32位和64位架構上的c中的結構填充之間有何區別？

Question

我從http://fresh2refresh.com/c-programming/c-structure-padding/讀取了內存，以32位處理器中的4個字節和64位處理器中的8個字節為一組，但沒有弄清楚之間的區別這兩個。

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

Answer 1

通過32位處理器（更具體地說，它是在談論數據總線的大小而不是寄存器的大小），這意味着一次將讀取和處理32位（4字節）的數據。

現在，考慮一個int：

int a=10; //assuming 4 bytes

00000000 000000000 00000000 00001010

假設沒有端序架構，則將其存儲為：

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

在這種情況下，當處理器將讀取要處理的數據時，它可以一次性處理整個整數（所有4個字節在一起）（更嚴格地說，在1個機器周期內）

但是，請考慮以下情況：存儲了相同的整數，

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

在這種情況下，處理器將需要2個機器周期來讀取整數。

---

大多數體系結構始終嘗試最小化CPU周期。 因此，內存中的第一種排列被許多編譯器所青睞，因此會強制執行對齊要求（填充）。 因此，將4個字節的int存儲在以4s的倍數開頭的地址中，將chars存儲為1s的倍數，將8個字節的doubles存儲為8s的倍數，將8個字節long long int存儲為8s的倍數，依此類推...

現在考慮你的結構

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將存儲在內存中的某個地址（以4的倍數開頭）中，並占用4個字節。

名稱將占用下一個字節。

現在，如果將id2存儲在下一個字節中，則會破壞上面的對齊規則。 因此，它將保留3字節的填充並以adress開始存儲，該地址是4的下一個倍數，將占用4字節。

對於c來說 ，同樣的事情與name相同。 它占用下一個1字節，並保留3字節的填充。

最后百分比存儲在接下來的4個字節中。

因此，結構的總大小變為20個字節 。

---

可以說一個更復雜的情況

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

乍一看，這里的大小可能是20字節 （char為1字節+ 7字節為填充+ 8字節為double ＋ 4字節為int）。

但是實際大小為24個字節 。

假設有人聲明了此結構的數組

struct mystructre arr[4];

盡管arr [0]正確對齊，但此處（假定為20字節結構），但是如果仔細檢查，會發現arr [1] .b未對齊。 因此，在結構的末尾添加4個字節的額外填充以使結構大小為其對齊方式的倍數。（每個結構也都有其自己的對齊要求）。

因此，總大小為24個字節。

---

整數，長整數等的大小由編譯器決定。 編譯器通常會處理處理器體系結構，但可能會選擇不這樣做。

同樣，是否使用填充由編譯器決定。 不填充稱為打包 。 一些編譯器具有允許打包的顯式選項。

在GCC（GNU C編譯器）中，您可以使用__attribute__((__packed__))做到這一點，因此在以下代碼中

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

由於明確請求打包結構， mystructure2的大小為6個字節。 此結構將較慢處理 。

---

您現在可以自己弄清楚，在64位處理器中會發生什么，或者int的大小是否不同。

Answer 2

該網站並沒有精確地確定使用哪種64位平台，但是似乎假定使用長度對齊的整數的ILP64（ int ， long和指針為64位）平台。 這意味着int在32位處理器上為4個字節，在64位處理器上為8個字節，並且每個字節必須以其自身長度的倍數對齊。

結果是name和id2之間的填充長度發生了變化（保留id2的對齊所必需的填充）。

在32位平台上，將有3個字節的填充。 在64位平台上，將有七個。

c和percentage之間的填充很可能不會更改，因為浮點變量的大小不受處理器位的影響。