C++ 结构体的对齐

flyfish

一 非对齐方式

也就是按照1字节对齐

#pragma pack(1)
typedef unsigned char BYTE;
typedef struct message
{
    BYTE a[4];
    BYTE b[2];
    BYTE *c;
    BYTE d[4];

} MESSAGE;

int main(void)
{
    MESSAGE m;

    m.c=new BYTE[200];
    std::cout<<sizeof(MESSAGE)<<":"<<sizeof(m)<<"\n";
    std::cout<<sizeof(m.a)<<":"<<sizeof(m.b)<<":"<<sizeof(m.c)<<":"<< sizeof(m.d);

    delete[] m.c;
    return 0;
}

18:18
4:2:8:4

指针的大小不依赖于它们所指向的数据类型，在64位系统下都是8
#pragma是一个特殊用途的指令，用于打开或关闭某些特性。#pragma pack(1)按照1字节对齐

二 对齐方式

说规则太生硬，可以看例子

示例1

typedef struct message
{
    BYTE a[7]; //7
    BYTE b[2]; //2
    BYTE c[9]; //11
    int d[1];  //4

} MESSAGE;

看下内存地址分布

BYTE a[7]:		C0 - C6
BYTE b[2]: 		C7 - C8
BYTE c[9]:		C9 - D3
int d[1] :			D4 

C9到D3 补了两个字节，也就是BYTE c[9]之后多了两个字节。共 9+2=11个字节
7+2+11+4=24 一共24个字节

示例2

typedef struct message
{
    BYTE a[4]; //4
    BYTE b[2]; //4
    double c;  //8
    BYTE d[4]; //8

} MESSAGE;

BYTE b[2] 后补了2个字节
BYTE d[4] 后补了4个字节
4+4+8+8 一共24个字节

计算机使用word boundary的概念来存储structure 。word boundary的大小(sizeof)与机器有关。
处理器不会一次从内存中读取一个字节。它一次读取一个word 。
例如在32位处理器中，它一次可以访问4个字节，这意味着word 为4字节。
在64位处理器中，它一次可以访问8个字节，这意味着word 为8字节。
将structure 补上字节数用于节省CPU周期数。

三 对齐到指定字节数 boundary

默认4字节

typedef struct  message
{
    BYTE a[7];
    BYTE b[2];
    BYTE c[9];
    int d[1];

} MESSAGE;
int main(void)
{
    MESSAGE m={};
    std::cout<<sizeof(MESSAGE)<<":"<<sizeof(m)<<":"<<sizeof(int*) <<":"<<alignof(MESSAGE)<<"\n";
    std::cout<<sizeof(m.a)<<":"<<sizeof(m.b)<<":"<<sizeof(m.c)<<":"<< sizeof(m.d);

    return 0;
}

使用alignas 对齐到16字节 boundary

typedef struct alignas(16) message
{
    BYTE a[7];
    BYTE b[2];
    BYTE c[9];
    int d[1];

} MESSAGE;