关于字节对齐

用一个例子简单说明一下(V6环境):

 

输出结果:

char:1 long:4
s1: 8 s2: 16
结果分析(栈由高向低增长,小端字节序):
addr(s1.l):      0x12ff7c
addr(s1.s):      0x12ff78
addr(s1):        0x12ff78
addr(s2.l):      0x12ff74
addr(s2.t.l):    0x12ff70
addr(s2.t.s):    0x12ff6c
addr(s2.t):      0x12ff6c
addr(s2.s):      0x12ff68
Press any key to continue

简图为:

            | |     0x12ff80  
            | |   
            | | 
            | | 
s1.l ->  | |  0x12ff7c (s1.l占4个字节)
                  | |
                  | |  
                  | |
s1.s (s1)-> | |   0x12ff78 (s1.s占4个字节,s1占4+4=8个字节)
                  | |
                  | | 
                  | |
s2.l ->        | |  0x12ff74 (s2.l占4个字节)
                  | |
                  | | 
                  | |
s2.t.l ->      | |  0x12ff70
                       | |
                       | | 
                       | |
s2.t.s(s2.t) -> | |  0x12ff6c (s2.t占8个字节) 
             | |
             | |
             | |
s2.s ->  | | 0x12ff68 (s2.s占4个字节,s2占4+8+4=16个字节)

 

附转四个重要的基本概念:
1.数据类型自身的对齐值(32位机):
对于char型数据,其自身对齐值为1,对于short型为2,对于int和float类型,其自身对齐值为4,对于double类型,其自身对齐值为8,单位字节。
2.结构体或者类的自身对齐值:其成员中自身对齐值最大的那个值。
3.指定对齐值:#pragma pack (value)时的指定对齐值value。
4.数据成员、结构体和类的有效对齐值:自身对齐值和指定对齐值中小的那个值。
有了这些值,我们就可以很方便的来讨论具体数据结构的成员和其自身的对齐方式。有效对齐值N是最终用来决定数据存放地址方式的值。有效对齐N,就是表示“对齐在N上”,也就是说该数据的"存放起始地址%N=0"。而数据结构中的数据变量都是按定义的先后顺序来排放的。第一个数据变量的起始地址就是数据结构的起始地址。结构体的成员变量要对齐排放,结构体本身也要根据自身的有效对齐值圆整(就是结构体成员变量占用总长度需要是对结构体有效对齐值的整数倍,结合例子理解)。这样就不难理解上面的例子的值了。

 

注意:在x86上,从奇地址访问变量类似的操作只会影响效率,但是在MIPS或者sparc上,可能就是一个error,因为它们要求必须字节对齐。
如果出现对齐或者赋值问题首先查看:
1. 编译器的big little端设置。
2. 看这种体系本身是否支持非对齐访问。
3. 如果支持,查看设置了对齐与否,如果没有则查看访问时需要加某些特殊的修饰来标志其特殊访问操作。

下面是一个小例子,这个例子涉及字节大小端、字节非对齐访问问题。

在结构体嵌套中,字节对齐是一个需要注意的问题。字节对齐是为了提高内存访问的效率和处理器的性能。当结构体中包含多个成员时,编译器会根据特定的对齐规则在成员之间插入额外的字节,以确保结构体成员按照特定的字节对齐方式进行存储。 在结构体嵌套中,需要特别注意的是: 1. 结构体成员的字节对齐方式:结构体成员的字节对齐方式可能会影响嵌套结构体的对齐。一般来说,结构体成员的对齐方式与其类型有关,比如 `int` 类型一般按照 4 字节对齐,而 `double` 类型一般按照 8 字节对齐。结构体成员的对齐方式可能会导致整个结构体的字节对齐方式发生变化。 2. 结构体嵌套的字节对齐方式:当一个结构体嵌套在另一个结构体中时,编译器会尽量保持嵌套结构体的对齐方式与其在外部结构体中的位置一致。但是,如果外部结构体的字节对齐方式要求更严格,编译器可能会在嵌套结构体之间插入额外的填充字节。 为了避免字节对齐带来的问题,我们可以使用编译器提供的对齐指令或者特性来控制结构体的对齐方式,以确保结构体的成员按照预期进行布局。 在 C 语言中,可以使用 `#pragma pack` 指令来设置字节对齐方式。例如,`#pragma pack(1)` 将设置字节对齐为 1 字节,可以避免额外的填充字节。但是需要注意,使用 `#pragma pack` 指令可能会影响性能和存储效率,因此需要谨慎使用。 另外,在一些编译器中,也提供了特定的特性或者选项来控制结构体的对齐方式,可以根据具体的编译器和平台文档进行查阅和使用。 综上所述,在结构体嵌套中,我们需要注意结构体成员的字节对齐方式,并且可以使用编译器提供的对齐指令或者特性来控制结构体的对齐方式,以避免字节对齐带来的问题。
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