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C/C++结构体字节对齐


[注]:最近在做UVC描述符的编辑工具,用到很多的结构,为了方便把结构体写成bin文件,需要把结构体中填充的字节去掉,在网上搜索得到这篇文章,感觉挺好的,转过来做个纪念。
结构体(struct)的sizeof值,并不是简单的将其中各元素所占字节相加,而是要考虑到存储空间的字节对齐问题。先看下面定义的两个结构体.
struct
{
    char a;
    short b;
    char c;
}S1;
struct
{
    char a;
    char b;
    short c;
}S2;
分别用程序测试得出sizeof(S1)=6 , sizeof(S2)=4
可见,虽然两个结构体所含的元素相同,但因为其中存放的元素类型顺序不一样,所占字节也出现差异。这就是字节对齐原因。通过字节对齐,有助于加快计算机的取数速度,否则就得多花指令周期。
字节对齐原则
结构体默认的字节对齐一般满足三个准则:
1) 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除;
2) 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量(offset)都是成员自身大小的整数倍,如有需要编译器会在成员之间加上填充字节(internal adding);
3) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍,如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节(trailing padding)。
通过这三个原则,就不难理解上面两个struct的差异了.
对于struct S1, 为了使short变量满足字节对其准则(2), 即其存储位置相对于结构体首地址的offset是自身大小(short占2个字节)的整数倍,必须在字节a后面填充一个字节以对齐;再由准则(3),为了 满足结构体总大小为short大小的整数倍,必须再在c后面填充一个字节。
对于struct S2, 却不必如上所述的填充字节,因为其直接顺序存储已经满足了对齐准则。
如果将上面两个结构体中的short都改为int(占4个字节), 那么会怎么样呢? 程序得出sizeof(S1)=12, sizeof(S2)=8
利用上面的准则,也不难计算得出这样的结果。S1中在a后面填充3个字节、在c后面填充3个字节,这样一共12个字节;S2中在a、b顺序存储之后填充两个字节用以对其,这样一共就8个字节。
当然,在某些时候也可以设置字节对齐方式。这就需要使用 #pragma pack 。
#pragma pack(push) //压栈保存
#pragma pack(1)// 设置1字节对齐
struct
{
char a;
short b;
char c;
}S1;
#pragma pack(pop) // 恢复先前设置
如上所示,将对其方式设为1字节对齐�


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