字节对齐

Intel、微软等公司曾经出过一道类似的面试题:
#include <iostream.h>
4
#pragma pack(8)
struct example1
{
short a;
long b;
};
struct example2
{
char c;
example1 struct1;
short e;
};
#pragma pack()
int main(int argc, char* argv[])
{
example2 struct2;
cout << sizeof(example1) << endl;
cout << sizeof(example2) << endl;
cout << (unsigned int)(&struct2.struct1) - (unsigned int)(&struct2) << endl;
return 0;
}
问程序的输入结果是什么?
答案是:
8
16
4
不明白?还是不明白?下面一一道来:

自然对界
struct 是一种复合数据类型,其构成元素既可以是基本数据类型(如 int、long、float 等)的变量,也可以是
一些复合数据类型(如 array、struct、union 等)的数据单元。对于结构体,编译器会自动进行成员变量的对齐,
以提高运算效率。缺省情况下,编译器为结构体的每个成员按其自然对界(natural alignment)条件分配空间。各
个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储,第一个成员的地址和整个结构的地址相同。
自然对界(natural alignment)即默认对齐方式,是指按结构体的成员中 size 最大的成员对齐。
例如:
struct naturalalign
{
char a;
short b;
char c;
};
在上述结构体中,size 最大的是 short,其长度为 2 字节,因而结构体中的 char 成员 a、c 都以 2 为单位对齐,
sizeof(naturalalign)的结果等于 6;
如果改为:
struct naturalalign
{
char a;
int b;
char c;
};
其结果显然为 12。

指定对界
一般地,可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件:
· 使用伪指令#pragma pack (n),编译器将按照 n 个字节对齐
· 使用伪指令#pragma pack (),取消自定义字节对齐方式。
注意: 如果#pragma pack (n)中指定的 n 大于结构体中最大成员的 size,则其不起作用,结构体
仍然按照 size 最大的成员进行对界。
例如:
#pragma pack (n)
struct naturalalign
{
char a;
int b;
char c;
};
#pragma pack ()
当 n 为 4、8、16 时,其对齐方式均一样,sizeof(naturalalign)的结果都等于 12。而当 n 为 2
时,其发挥了作用,使得 sizeof(naturalalign)的结果为 6。


另外,通过__attribute((aligned (n)))也可以让所作用的结构体成员对齐在 n 字节边界上,但
是它较少被使用,因而不作详细讲解。
 面试题的解答
至此,我们可以对 Intel、微软的面试题进行全面的解答。
程序中第 2 行#pragma pack (8)虽然指定了对界为 8,但是由于 struct example1 中的成员最大
size 为 4(long 变量 size 为 4),故 struct example1 仍然按 4 字节对界,struct example1 的 size
为 8,即第 18 行的输出结果;
struct example2 中包含了 struct example1, 其本身包含的简单数据成员的最大 size 为 2 (short
变量 e),但是因为其包含了 struct example1,而 struct example1 中的最大成员 size 为 4,struct
example2 也应以 4 对界,#pragma pack (8)中指定的对界对 struct example2 也不起作用,故 19 行的
输出结果为 16;
由于 struct example2 中的成员以 4 为单位对界,故其 char 变量 c 后应补充 3 个空,其后才是
成员 struct1 的内存空间,20 行的输出结果为 4。


原文地址:https://www.cnblogs.com/txzing/p/13905352.html