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如何进行 C++ Struct 内存对齐

2023-06-29 05:10:32 深夜i -- --

C++ Struct 内存对齐对齐原则结构体对齐

C++ 中的 Struct 已经成为程序员们常用的数据结构之一，不仅能够更好地组织数据，同时也可以方便地进行内存操作。但是在多种 CPU 架构的环境下，内存对齐问题将变得格外重要。下面介绍如何进行 C++ Struct 内存对齐。

1. 默认对齐方式

Struct 的默认对齐方式可以通过编译器的设置来进行修改，但是在默认情况下，对于每个成员变量来说，会根据其所占据的字节数进行自动对齐，同时为补齐操作留出一些字节，进而保证下一个成员变量字节起始地址是被打包到一定范围内的。

例如，在 32 位的机器上，Struct 定义如下：

typedef struct

char a; // 1 byte

int b; // 4 bytes

short c; // 2 bytes

TestStruct;

则 TestStruct 对象的大小为 12 bytes。对于成员变量 a，大小为 1 byte，需要再占 3 bytes 进行补齐，这样起始地址就被打包在了 4 bytes 内；对于成员变量 b，大小为 4 bytes，不需要补齐；对于成员变量 c，大小为 2 bytes，需要再占 2 bytes 进行补齐，这样起始地址就被打包在了 4 bytes 内。

2. 显示指定对齐方式

如果我们需要手动指定 Struct 成员变量的对齐方式，可以在成员变量后面加上一些指令来实现。使用特殊编译器指示符（pragma）或者使用预处理宏来控制内存对齐。

#pragma pack(push) // 保存对齐状态

#pragma pack(1) // 设置结构体以一个字节对齐

typedef struct

char a;

int b;

short c;

TestStruct2;

#pragma pack(pop) // 恢复对齐状态

该代码段中的 pragma 指令用于更改成员变量的对齐方式。push 和 pop 指令被用于保存和恢复原始编译器设置，预处理宏方式与此相似，可以在定义 Struct 的时候进行操作：

#ifdef _WIN32

#define PACKED(x) x##pragma (pack(push, 1)) x

#elif defined __GNUC__

#define PACKED(x) x##__attribute__((packed)) x

#else

#error "Unknown compiler!"

#endif

typedef struct PACKED(

char a;

int b;

short c;

) TestStruct3;

3. 总结

本文介绍了如何进行 C++ Struct 内存对齐，包括默认对齐方式和手动指定对齐方式。通过掌握这些技巧，程序员们可以更加灵活地进行 Struct 变量的内存操作，为自己的编程工作提供更多的便利。但是，需要注意的是手动指定对齐方式可能会降低程序的性能，因此需要在实际操作中慎重考虑。

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