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2017年計算機(jī)等級考試二級C++輔導(dǎo):字節(jié)對齊問題

時間:2017-05-04 17:38:00   來源:無憂考網(wǎng)     [字體: ]

  規(guī)則:

  1 、數(shù)據(jù)成員對齊規(guī)則:結(jié)構(gòu) (struct)( 或聯(lián)合 (union)) 的數(shù)據(jù)成員,第一個數(shù)據(jù)成員放在 offset 為 0 的地方,以后每個數(shù)據(jù)成員的對齊按照 #pragma pack 指定的數(shù)值和這個數(shù)據(jù)成員自身長度中,比較小的那個進(jìn)行。

  2 、結(jié)構(gòu) ( 或聯(lián)合 ) 的整體對齊規(guī)則:在數(shù)據(jù)成員完成各自對齊之后,結(jié)構(gòu) ( 或聯(lián)合 ) 本身也要進(jìn)行對齊,對齊將按照 #pragma pack 指定的數(shù)值和結(jié)構(gòu) ( 或聯(lián)合 ) 數(shù)據(jù)成員長度中,比較小的那個進(jìn)行。

  3 、結(jié)合 1 、 2 可推斷:當(dāng) #pragma pack 的 n 值等于或超過所有數(shù)據(jù)成員長度的時候,這個 n 值的大小將不產(chǎn)生任何效果。 使用指令#pragma pack (n),編譯器將按照 n個字節(jié)對齊。使用指令#pragma pack (),編譯器將取消自定義字節(jié)對齊方式。在#pragma pack (n)和#pragma pack ()之間的代碼按 n個字節(jié)對齊。

  struct s1

  {

  int a;

  char b;

  short e;

  int c;

  };

  struct s2

  {

  int a;

  char b;

  int c;

  short e;

  int d;

  };

  1字節(jié)對齊 為 11 和 15

  2字節(jié)對齊 為 11 和 16

  4字節(jié)對齊 為 12 和 20

  8字節(jié)對齊 為 12 和 20

  16字節(jié)對齊 為 12 和 20

  看如下例子:

  #pragma pack(8)

  struct TestStruct4

  {

  char a;

  long b;

  };

  struct TestStruct5

  {

  char c;

  TestStruct4 d;

  long long e;

  };

  #pragma pack()

  問題:

  A) sizeof(TestStruct5)=?

  B) TestStruct5的 c 后面空了幾個字節(jié)接著是 d ?

  TestStruct4中,成員 a 是 1字節(jié),默認(rèn)按 1字節(jié)對齊,指定對齊參數(shù)為 8,這兩個值中取 1,a 按 1字節(jié)對齊;成員 b 是 4個字節(jié),默認(rèn)是按 4字節(jié)對齊,這時就按 4字節(jié)對齊,所以sizeof(TestStruct4)應(yīng)該為 8。

  TestStruct5 中,c 和 TestStruct4 中的 a 一樣,按 1字節(jié)對齊,而 d 是個結(jié)構(gòu),它是 8個字節(jié),它按什么對齊呢?對于結(jié)構(gòu)來說,它的默認(rèn)對齊方式就是它的所有成員使用的對齊參數(shù)中的一個, TestStruct4的就是 4。所以,成員 d 就是按 4字節(jié)對齊。成員 e 是 8個字節(jié),它是默認(rèn)按 8字節(jié)對齊,和指定的一樣,以它對到 8字節(jié)的邊界上。這時,已經(jīng)使用了12個字節(jié)了,所以又添加了 4個字節(jié)的空,從第 16個字節(jié)開始放置成員 e。這時,長度為24,已經(jīng)可以被 8(成員 e 按 8字節(jié)對齊)整除。這樣,一共使用了 24個字節(jié)。內(nèi)存布局如下(*表示空閑內(nèi)存,1表示使用內(nèi)存,單位為 1byete) :

  a b

  TestStruct4的內(nèi)存布局:1***, 1111

  c TestStruct4.a TestStruct4.b d

  TestStruct5的內(nèi)存布局: 1***, 1***, 1111, ****, 11111111

  這里有三點(diǎn)很重要:

  首先,每個成員分別按自己的方式對齊,并能最小化長度。

  其次,復(fù)雜類型(如結(jié)構(gòu))的默認(rèn)對齊方式是它最長的成員的對齊方式,這樣在成員是復(fù)雜類型時,可以最小化長度。

  然后,對齊后的長度必須是成員中的對齊參數(shù)的整數(shù)倍,這樣在處理數(shù)組時可以保證每一項(xiàng)都邊界對齊。

  補(bǔ)充一下:

  對于數(shù)組,比如:char a[3],它的對齊方式和分別寫 3個 char 是一樣的,也就是說它還是按 1 個字節(jié)對齊。如果寫:typedef char Array3[3];Array3 這種類型的對齊方式還是按 1 個字節(jié)對齊,而不是按它的長度。