C 中的结构填充

Question

我读过关于 C 中结构填充的文章： http://bytes.com/topic/c/answers/543879-what-struct-padding 并在文章后写了这段代码，应该打印出“struct pad”的大小，例如 16 字节，“struct pad2”的大小应该是 12。-正如我所想。我用 gcc 编译了这段代码，并进行了不同级别的优化，甚至 sizeof() 运算符都给了我 16 个字节。这是为什么？

此信息对我来说是必要的，因为 PS3 机器的字节边界和完整 DMA 传输的利用非常重要：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct pad
{
    char  c1;  // 1 byte
    short s1;  // 2 byte
    short s2;  // 2 byte
    char  c2;  // 1 byte
    long  l1;  // 4 byte
    char  c3;  // 1 byte
};

struct pad2
{
    long  l1;
    short s1;
    short s2;
    char  c1;
    char  c2;
    char  c3;
};

int main(void)
{
    struct pad P1;
    printf("%d\n", sizeof(P1));

    struct pad P2;
    printf("%d\n", sizeof(P2));

    return EXIT_SUCCESS;
}

Answer 1

有两个技巧可以用来克服这个问题

使用指令

#pragma pack(push, 1)

，然后使用

#pragma pack(pop)

。

示例：

#pragma pack(push, 1)

struct tight{
   short element_1;
   int *element_2;
};
#pragma pack(pop)

struct not_tight{
   short element_1;
   int *element_2;
};

要在编译期间检查两个结构的大小是否相同，请使用此技巧

 char voidstr[(sizeof(struct1)==sizeof(struct2)) - 1]; //it will return error at compile time if this fail

Answer 2

您的结构每个都包含一个

long

，您的平台显然要求其位于四字节边界上。该结构必须至少与其最对齐的成员一样对齐，因此它必须是 4 字节对齐，并且结构的大小必须是其对齐的倍数，以防它进入数组。

需要额外的填充来使

long

对齐，因此 4 的最小倍数是 16。

两条建议：

您可以通过

计算字段的偏移量

l1

 printf("Offset of field %s is %d\n", "l1", offsetof(struct pad, l1);

要获取

offsetof

宏，您需要

#include <stddef.h>

（感谢咖啡馆！）。

如果要尽可能密集地打包数据，请使用
```
unsigned char[4]
```
代替
```
long
```
，使用
```
unsigned char[2]
```
代替
```
short
```
，然后进行算术转换。

编辑::

sizeof(struct pad2)

是 12. 你的代码有一个错误；结构

P2

被声明为类型

struct pad

。试试这个：

#define xx(T) printf("sizeof(" #T ") == %d\n", sizeof(T))
  xx(struct pad);
  xx(struct pad2);

附注我绝对应该在午夜之后停止尝试回答这些问题。

Answer 3

在 PS3 上，不要猜测。使用

__attribute__((aligned (16)))

或类似的。它不仅保证结构的开头将在正确的边界上对齐（如果全局或静态），还将结构填充到指定对齐的倍数。

Answer 4

您的代码没有显示您认为的内容，因为 P1 和 P2 都被定义为 struct pad 的实例。 struct pad2 从未被使用过。

如果我更改 P2 的定义，使其成为 struct pad2，gcc 确实决定将其大小设为 12。

Answer 5

struct pad P1;
printf("%d\n", sizeof(P1));

struct pad P2;
printf("%d\n", sizeof(P2));

P1 和 P2 具有相同的类型“struct pad”，也许您想对 P2 使用“struct pad2”。

Answer 6

所有 CPU 都希望将内置数据类型（如 int、float、char、double）存储在内存中其自然边界、其长度地址处。因此，进行结构填充是为了更快地从内存访问数据。例如，如果声明了 int，它应该出现在内存中 4 倍地址处，如

int 的大小是 4 个字节。

类似地，对于 double，它以 8 的倍数驻留在内存中。

如果内存正确对齐，CPU 可以运行得更快并高效工作。

对于以下示例，我们假设：

Sizeof(int)=4 字节

Sizeof(float)=4字节

Sizeof(char)=1 字节

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