CAP结构体之字节对齐

news2025/1/11 13:01:06
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      • CAPL为什么也要理解字节对齐呢？
      • CAPL 字节对齐脚本实例
  • 🌎总结

CAPL为什么也要理解字节对齐呢？

一般情况下，我们在定义/使用结构体的情况下，不需要考虑字节对齐的问题，因为CAPL运行在WIndows系统上，我们也不差那点内存消耗，但是如果你想更进一步的运用结构体，比如下面的CAPL函数结构体和数组想换转换时就要考虑到结构体字节对齐的问题了，不然有可能得不到期望的结果

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

CAPL 字节对齐脚本实例

计算机中内存大小的基本单位是字节（byte），理论上来讲，可以从任意地址访问某种基本数据类型，但是实际上，为了内存读写效率，计算机并非逐字节大小读写内存，而是以2,4,或8的倍数的字节块来读写内存，如此一来就会对基本数据类型的合法地址作出一些限制，即它的地址必须是2，4或8的倍数。那么就要求各种数据类型按照一定的规则在空间上排列，这就是对齐。

CAPL 基于C语言，但是CAPL有自己的字节对齐规则，且CAPL封装了自己的函数来读取字节对齐和设置字节对齐，下图是结构体字节对齐的相关函数
在这里插入图片描述
先看一个简单的示例，结构元元素是相同的元素，结构体大小就是所有元素的字节大小之和。

on key 'b'
{
 struct Point
  {   
    byte x;         // offset 0, size 1
    byte y;         // alignment 1, offset 1, size 1, padding before: 0
  };               // size 2, alignment (of the struct) 1
  

  write("结构体占内存字节数:%d",__size_of(struct Point));
  write("结构体的字节对齐:%d",__alignment_of(struct Point));
  write("结构体的元素x内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct Point,x));  
  write("结构体的元素y内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct Point,y));  
}

输出结果
Program / Model 结构体占内存字节数:2
Program / Model 结构体的字节对齐:1
Program / Model 结构体的元素x内存地址偏移量:0
Program / Model 结构体的元素y内存地址偏移量:1

  • 结构体元素不是相同类型时：
  • 字节对齐大小是结构体中元素最大的那个元素，如果最大成员的类型是qword(8字节)，则该结构体的字节对齐大小就是8字节
  • 如果结构体的后一个成员比前一个成员大，则后一个成员的内存地址偏移量 = 前一个内存地址偏移量 + 后一个成员的字节大小 。比如qword前面是byte ，则 qword的内存偏移量是就是（0+8）
  • 如果结构体的后一个成员比前一个小，则后一个成员的内存地址偏移量 = 前一个内存地址偏移量 + 前一个成员字节大小 。 比如byte z比 qword y 小，则 byte z的偏移量(16)= 8+8
  • 结构体占内存大小（20） = 最后一个元素的偏移量（18） + 它的大小（2）
on key 'b'
{
struct LongPoint 
{  
  byte x;              // offset 0, size 1
  qword y;             // alignment 8, offset 8, size 8, padding before: 7
  byte z;             // alignment 1, offset  16, size 1, padding before: 0
  int k;             // alignment 2, offset  18, size 2, padding before: 1
};                   // size 20, alignment (of the struct) 8
  

  write("结构体占内存字节数:%d",__size_of(struct LongPoint));
  write("结构体的字节对齐:%d",__alignment_of(struct LongPoint));  
  write("结构体的元素x内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,x)); 
  write("结构体的元素y内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,y)); 
  write("结构体的元素z内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,z)); 
  write("结构体的元素k内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,k)); 
}

输出结果
Program / Model 结构体占内存字节数:20
Program / Model 结构体的字节对齐:8
Program / Model 结构体的元素x内存地址偏移量:0
Program / Model 结构体的元素y内存地址偏移量:8
Program / Model 结构体的元素y内存地址偏移量:16
Program / Model 结构体的元素y内存地址偏移量:18

CAPL字节对齐的原则：字节对齐数字只有1, 2, 4, 8可以用，如果没有指定，则默认字节对齐大小为结构体元素中最大元素的字节大小。可以通过_align() 函数来指定对齐大小
下面代码通过设置_align(1) ，_align(2) ，_align(4) 来对比下结果。

on key 'b'
{
  
{
   struct LongPoint 
  {  
    byte x;              
    qword y;             
    byte z;             
    int k;            
  };                   
  
  write("*********************默认对齐大小********************************");
  write("结构体占内存字节数:%d",__size_of(struct LongPoint));
  write("结构体的字节对齐:%d",__alignment_of(struct LongPoint));  
  write("结构体的元素x内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,x)); 
  write("结构体的元素y内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,y)); 
  write("结构体的元素z内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,z)); 
  write("结构体的元素k内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,k)); 
}
  
{
  _align(1) struct LongPoint 
  {  
    byte x;              
    qword y;             
    byte z;             
    int k;            
  };                   
  
  write("*********************_align(1) ********************************");
  write("结构体占内存字节数:%d",__size_of(struct LongPoint));
  write("结构体的字节对齐:%d",__alignment_of(struct LongPoint));  
  write("结构体的元素x内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,x)); 
  write("结构体的元素y内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,y)); 
  write("结构体的元素z内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,z)); 
  write("结构体的元素k内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,k)); 
}
{
  _align(2) struct LongPoint 
  {  
    byte x;              
    qword y;             
    byte z;             
    int k;            
  };                   
  
  write("*********************_align(2) ********************************");
  write("结构体占内存字节数:%d",__size_of(struct LongPoint));
  write("结构体的字节对齐:%d",__alignment_of(struct LongPoint));  
  write("结构体的元素x内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,x)); 
  write("结构体的元素y内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,y)); 
  write("结构体的元素z内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,z)); 
  write("结构体的元素k内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,k)); 
}
{
  _align(4) struct LongPoint 
  {  
    byte x;              
    qword y;             
    byte z;             
    int k;            
  };                   
  
  write("*********************_align(4) ********************************");
  write("结构体占内存字节数:%d",__size_of(struct LongPoint));
  write("结构体的字节对齐:%d",__alignment_of(struct LongPoint));  
  write("结构体的元素x内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,x)); 
  write("结构体的元素y内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,y)); 
  write("结构体的元素z内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,z)); 
  write("结构体的元素k内存地址偏移量:%d",__offset_of(struct LongPoint,k)); 
}

}

输出结果：
Program / Model 默认对齐大小***********
Program / Model 结构体占内存字节数:20
Program / Model 结构体的字节对齐:8
Program / Model 结构体的元素x内存地址偏移量:0
Program / Model 结构体的元素y内存地址偏移量:8
Program / Model 结构体的元素z内存地址偏移量:16
Program / Model 结构体的元素k内存地址偏移量:18
Program / Model *********************_align(1) ********************************
Program / Model 结构体占内存字节数:12
Program / Model 结构体的字节对齐:1
Program / Model 结构体的元素x内存地址偏移量:0
Program / Model 结构体的元素y内存地址偏移量:1
Program / Model 结构体的元素z内存地址偏移量:9
Program / Model 结构体的元素k内存地址偏移量:10
Program / Model *********************_align(2) ********************************
Program / Model 结构体占内存字节数:14
Program / Model 结构体的字节对齐:2
Program / Model 结构体的元素x内存地址偏移量:0
Program / Model 结构体的元素y内存地址偏移量:2
Program / Model 结构体的元素z内存地址偏移量:10
Program / Model 结构体的元素k内存地址偏移量:12
Program / Model *********************_align(4) ********************************
Program / Model 结构体占内存字节数:16
Program / Model 结构体的字节对齐:4
Program / Model 结构体的元素x内存地址偏移量:0
Program / Model 结构体的元素y内存地址偏移量:4
Program / Model 结构体的元素z内存地址偏移量:12
Program / Model 结构体的元素k内存地址偏移量:14

在这里插入图片描述

🌎总结

23

7

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    18

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