C++結構變數資料對齊問題

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為了避免混淆。做例如以下規定，下面代碼若不加特殊說明都執行於32位平台，結構體的預設對齊值是8，各資料類型所佔位元組數分別為

char佔一個位元組

int佔四個位元組

double佔八個位元組。

兩個範例

請問以下的結構體大小是多少？

struct Test{    char c ;    int i ;};

這個呢？

struct Test1{    int i ;    double d ;    char c ;};

在發布答案之前先看一下對齊的規則。

對齊規則

一般來說，結構體的對齊規則是先按資料類型自身進行對齊，然後再按整個結構體進行對齊。對齊值必須是2的冪。比方1，2。 4， 8。 16。

假設一個類型按n位元組對齊，那麼該類型的變數起始地址必須是n的倍數。

比方int按四位元組對齊，那麼int類型的變數起始地址一定是4的倍數。比方0x0012ff60。0x0012ff48等。

 

資料自身的對齊

資料自身的對齊值通常就是資料類型所佔的空間大小。比方int類型佔四個位元組，那麼它的對齊值就是4

整個結構體的對齊

整個結構體的對齊值通常是結構體中最大資料類型所佔的空間，比方以下這個結構體的對齊值就是8，由於double類型佔8個位元組。

struct Test2{    int i ;    double d ;};

範例答案

有了上面的基礎。再回過頭去看看一開始的兩個範例

先看結構體Test

1 c是char類型，按1個位元組對齊

2 i是int類型。按四個位元組對齊。所以在c和i之間實際上空了三個位元組。

整個結構體一共是1 + 3（補齊）+ 4 = 8位元組。

再看Test1

i是int類型。按4位元組對齊

d是double類型，按8位元組對齊，所以i和d之間空了4位元組

c是char類型。按1位元組對齊。

所以整個結構體是 4(i) + 4（補齊）+ 8(d) + 1(c) =  17位元組。注意！還沒完，整個結構體還沒有對齊。由於結構體中空間最大的類型是double。所以整個結構體按8位元組對齊，那麼終於結果就是17 + 7（補齊） = 24位元組。

書寫結構體的建議

我們對Test1做一點修改

struct Test1{    char c ;    int i ;    double d ;};

這時Test1的大小就變成了16，而不是24了，節省了8個位元組！

可見結構體中成員的書寫順序對結構體大小的影響還是非常大的。一個好的建議是，依照資料類型由小到大的順序進行書寫。

   

怎樣改動結構體的對齊值使用預先處理指令

#pragma pack(num)

num是結構體的對齊值，比方以下的範例按四個位元組對齊。

#pragma pack(4)

怎樣查看結構體的對齊值使用預先處理命令

#pragma pack(show)

該命令來查看當前的對齊值，可是要注意的是，結果是以warning的形式輸出的，所以要在VS的警告表單中才看得見。例如以下

warning C4810: value of pragma pack(show) == 8   

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