C中的結構填充

Question

我已經閱讀了有關 C 中結構填充的內容： http : //bytes.com/topic/c/answers/543879-what-structure-padding並在文章之后編寫了此代碼，應該打印出“struct pad”的大小像 16 字節，'struct pad2' 的大小應該是 12。-我認為。 我用 gcc 編譯了這段代碼，並進行了不同級別的優化，甚至 sizeof() 運算符都給了我 16 字節。 為什么？

由於 PS3 機器，這些信息對我來說是必要的，其中字節邊界和完整 dma 傳輸的利用很重要：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct pad
{
    char  c1;  // 1 byte
    short s1;  // 2 byte
    short s2;  // 2 byte
    char  c2;  // 1 byte
    long  l1;  // 4 byte
    char  c3;  // 1 byte
};

struct pad2
{
    long  l1;
    short s1;
    short s2;
    char  c1;
    char  c2;
    char  c3;
};

int main(void)
{
    struct pad P1;
    printf("%d\n", sizeof(P1));

    struct pad P2;
    printf("%d\n", sizeof(P2));

    return EXIT_SUCCESS;
}

Answer 1

您的每個結構都包含一個long ，您的平台顯然需要在四字節邊界上。 該結構必須至少與其最對齊的成員對齊，因此它必須是 4 字節對齊的，並且結構的大小必須是其對齊的倍數，以防它進入數組。

需要額外的填充來使long對齊，因此 4 的最小倍數是 16。

兩點忠告：

• 您可以通過以下方式計算字段l1的偏移量

   printf("Offset of field %s is %d\\n", "l1", offsetof(struct pad, l1);

  要獲得offsetof宏，您需要#include <stddef.h> （感謝 caf！）。

• 如果要盡可能密集地打包數據，請使用unsigned char[4]代替long和unsigned char[2]代替short ，並進行算術轉換。

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編輯:: sizeof(struct pad2)是12。你的代碼有一個錯誤； 結構P2被聲明為struct pad類型。 試試這個：

#define xx(T) printf("sizeof(" #T ") == %d\n", sizeof(T))
  xx(struct pad);
  xx(struct pad2);

PS我絕對應該在午夜之后停止嘗試回答SO問題。

Answer 2

有兩個技巧可以用來解決這個問題

1. 使用指令 #pragma pack(1) 然后 #pragma pack(pop) 示例：

    #pragma pack(1) struct tight{ short element_1; int *element_2; }; #pragma pack(pop)

2. 要在編譯期間檢查兩個結構的大小是否相同，請使用此技巧

   char voidstr[(sizeof(struct1)==sizeof(struct2)) - 1]; //it will return error at compile time if this fail

Answer 3

在 PS3 上，不要猜測。 使用__attribute__((aligned (16)))或類似的。 它不僅保證結構的開始將在適當的邊界上對齊（如果是全局的或靜態的），它還可以將結構填充到指定對齊的倍數。

Answer 4

您的代碼沒有顯示您的想法，因為 P1 和 P2 都被定義為 struct pad 的實例。 從未使用過 struct pad2。

如果我將 P2 的定義更改為 struct pad2，gcc 確實決定將其大小設置為 12。

Answer 5

struct pad P1;
printf("%d\n", sizeof(P1));

struct pad P2;
printf("%d\n", sizeof(P2));

P1 和 P2 具有相同類型的“struct pad”，也許您想對 P2 使用“struct pad2”。

Answer 6

所有 CPU 都希望內置數據類型（如（int、float、char、double））存儲在內存中的自然邊界處，在它們的長度地址處。因此，結構填充是為了更快地從內存中訪問數據。 例如，如果聲明了 int，它應該出現在內存中 4 的倍數處，如

int 的大小為 4 字節。

與 double 類似，它以 8 的倍數駐留在內存中。

如果內存正確對齊，CPU 可以運行得更快，工作效率更高。

對於以下示例，讓我們假設：

Sizeof(int)=4 字節

Sizeof(float)=4 字節

Sizeof(char)=1 字節

在BoundsCheck上查找詳細信息