struct的對齊問題是由一道筆試題想到的,筆試題如下:
#includeusing?namespace?std;
typedef?union?student
{
????char?name[10];
????long?sno;
????char?sex;
????float?score?[4];
}?STU;
void?main?()
{
????STU?a[5];
????cout?<<?sizeof(a)?<<endl;//輸出:80
}答案是80,因為union是可變的以其成員中最大的成員作為該union的大??!
但是換成是struct又是多少呢?
#includeusing?namespace?std;
typedef?struct?student
{
????char?name[10];
????long?sno;
????char?sex;
????float?score?[4];
}?STU;
void?main?()
{
????STU?a[5];
????cout?<<?sizeof(a)?<<endl;//輸出:180
}答案是180?為什么不是(10+4+1+16)*5=155?因為struct有個叫對齊方式的問題:
一.自然對齊
不對齊的數(shù)據(jù)存取在x86上影響速度,對齊即是多分配一些字節(jié),填充無用數(shù)據(jù),以空間的損失來換取效率。
struct是一種復(fù)合數(shù)據(jù)類型,其構(gòu)成元素既可以是基本數(shù)據(jù)類型(如int、long、float等)的變量,也可以是一些復(fù)合數(shù)據(jù)類型(如array、struct、union等)的數(shù)據(jù)單元。對于結(jié)構(gòu)體,編譯器會自動進(jìn)行成員變量的對齊,以提高運(yùn)算效率。缺省情況下,編譯器為結(jié)構(gòu)體的每個成員按其自然對齊(natural alignment)條件分配空間。各個成員按照它們被聲明的順序在內(nèi)存中順序存儲,第一個成員的地址和整個結(jié)構(gòu)的地址相同。
自然對齊(natural alignment)即默認(rèn)對齊方式,是指按結(jié)構(gòu)體的成員中(類型)size最大的成員作為基本的分配單元,而且與其順序有這密切的聯(lián)系。
例如:
#includeusing?namespace?std;
struct?naturalalign
{
?char?a;
?short?b;
?char?c;
};
void?main?()
{
????cout?<<?sizeof(naturalalign?)?<<endl;//輸出:6
}在上述結(jié)構(gòu)體中,size最大的是short,其長度為2字節(jié),因而結(jié)構(gòu)體中的char成員a、c都以2為單位對齊,sizeof(naturalalign)的結(jié)果等于6。
如果改為:
#includeusing?namespace?std;
struct?naturalalign
{
?char?a;
?int?b;
?char?c;
};
void?main?()
{
????cout?<<?sizeof(naturalalign)?<<endl;//輸出:12
}其結(jié)果顯然為12。
那么再回到到原題:結(jié)構(gòu)體中,size最大的是long,size是4,所以,按照順序,char name[10],12個字節(jié);long sno,4個字節(jié);char sex,4個字節(jié)(這里對齊了);float score [4],16個字節(jié)。于是(12+4+4+16)×5=180,就是了!
剛才還說過,與順序有關(guān),我們改一下:
#includeusing?namespace?std;
typedef?struct?student
{
?????char?name[10];
?????char?sex;
?????long?sno;
?????float?score?[4];
}?STU;
void?main?()
{
????STU?a[5];
????cout<<sizeof(a)<<endl;//輸出:160
}答案是160。為什么,只是換了順序而已呀?關(guān)鍵就在順序上。
結(jié)構(gòu)體中,size最大的是long,size是4,所以,按照順序,char name[10],12個字節(jié);但是這12中多分配的2個字節(jié)可以包含后面的char sex(問題就在這);float score [4],16個字節(jié)。于是(12+4+16)×5=160,就是了!所以要小心呀!
二.指定對齊
一般地,可以通過下面的方法來改變?nèi)笔〉膶R條件:
☆使用偽指令#pragma pack (n),編譯器將按照n個字節(jié)對齊;
☆使用偽指令#pragma pack (),取消自定義字節(jié)對齊方式。
注意:如果#pragma pack (n)中指定的n大于結(jié)構(gòu)體中最大成員(類型)的size,則其不起作用,結(jié)構(gòu)體仍然按照size最大的成員進(jìn)行對齊。
例如:
#includeusing?namespace?std;
#pragma?pack?(n)
struct?naturalalign
{
????char?a;
????int?b;
????char?c;
};
#pragma?pack()
void?main?()
{
????cout<<sizeof(naturalalign)<<endl;
}當(dāng)n為4、8、16時,其對齊方式均一樣,sizeof(naturalalign)的結(jié)果都等于12。而當(dāng)n為2時,其發(fā)揮了作用,使得sizeof(naturalalign)的結(jié)果為8。
再看一個例子:
#pragma?pack(2)??
struct?test?????//test采用2字節(jié)對齊?
{??
????char?c1;????
????short?s;?????
????int?i;??????
????char?c2;?????
????float?f;????//f長度4字節(jié)??
????double?d;???//d長度8字節(jié)??
????char?c3;????
};??
#pragma?pack()??
void?main?()
{
????cout<<sizeof(test)<<endl;//輸出:24
}test的內(nèi)存分布如下(以1表示占用字節(jié),*表示空字節(jié))
c1
s
i
c2
f
d
c3
1*
11
1111
1*
1111
11111111
1*
在VC++ 6.0編譯器中,我們可以指定其對齊方式,其操作方式為依次選擇projetct > setting > C/C++菜單,在struct member alignment中指定你要的對界方式。





