c++ - c++中的结构对齐和填充

Question

代码的输出如何变化？ 我知道

struct-declarator:

declarator

type-specifier declarator opt : constant-expression

此处常量表达式以位为单位指定字段的宽度。

#include<stdio.h>

    int main()
    {
        struct value{
           int bit1 : 8;
           int bit3 : 8;
           int bit4 : 8;
           }bit;


       printf("%d\n",sizeof(bit));
     return 0;
}

输出为4

#include<stdio.h>

int main()
{
    struct value{
       int bit1 : 1;
       int bit3 : 4;
       int bit4 : 4;
       }bit;


       printf("%d\n",sizeof(bit));
     return 0;
}

输出 4

#include<stdio.h>

    int main()
    {
        struct value{
           int bit1 : 1;
           int bit3 : 16;
           int bit4 : 16;
           }bit;


           printf("%d\n",sizeof(bit));
         return 0;
    } 

输出为8

据我所知，结构的大小是其中声明的所有数据类型的大小。

Answer 1

这是因为打包和字节对齐。检查structure alignment

检查 C-FAQ详情

这是为了“对齐”。许多处理器无法访问 2 字节和 4 字节的数量(例如整数和长整型)，如果它们以各种方式塞满的话。

假设你有这样的结构:

struct  {
    char a[3];
    short int b;
    long int c;
    char d[3];
    };

现在，您可能认为应该可以像这样将此结构打包到内存中:

+-------+-------+-------+-------+
|           a           |   b   |
+-------+-------+-------+-------+
|   b   |           c           |
+-------+-------+-------+-------+
|   c   |           d           |
+-------+-------+-------+-------+

但是如果编译器这样安排它，处理器会容易得多:

+-------+-------+-------+
|           a           |
+-------+-------+-------+
|       b       |
+-------+-------+-------+-------+
|               c               |
+-------+-------+-------+-------+
|           d           |
+-------+-------+-------+

在 packed'' 版本中，请注意，对于您和我来说至少有一点点难以看到 b 和 c 字段是如何环绕的？简而言之，处理器也很难。因此，大多数编译器将像这样填充“结构”(就像使用额外的、不可见的字段一样):

+-------+-------+-------+-------+
|           a           | pad1  |
+-------+-------+-------+-------+
|       b       |     pad2      |
+-------+-------+-------+-------+
|               c               |
+-------+-------+-------+-------+
|           d           | pad3  |
+-------+-------+-------+-------+

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