C++中结构体的对齐方式

Question

本文讨论的范围是x86架构。
例如，我们有一个如下所示的结构体：

struct X{
   int    a;   
   char   b; 
               // compiler will pad 3 bytes here
   double c;
};
X x;

我认为x的对齐应该是它的最大成员，即在这种情况下是double，它占用8字节，所以&x应该是8的倍数，我对吗？

然而，在一些测试之后，我的编译器(msvc 2013)说&x也可以是4的倍数，但不是8。

这是否意味着&x.c也将是4的倍数？

我在哪里误解了？

- user3439246

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这取决于编译器。例如，请参见https://dev59.com/BG035IYBdhLWcg3wef9y - Nathan Monteleone

我非常想看到一个除了四以外的倍数，但不是八。开玩笑的，虽然在跨平台兼容性方面你不能依赖太多，但你的系统很可能会指定这种类型的事情或遵守规范。例如，x86的System V规范指定double对齐到四个字节，而不是八个字节。 - Stuart Olsen

Answer 1

C和C++标准对于对齐方式并未给出任何建议[或者至少没有明确的规则]。每个编译器（当然也包括编译器的目标）都需要确定一个好的策略。通常情况下，这种策略适用于目标... ;)

由于x86的FPU [包括标量模式下的SSE]可以从任意字节地址读取“double”，而且我认为在b和c元素之间添加超过3个字节或将整个结构体对齐到超过4个字节都没有直接的好处。做更多就会浪费内存。

在其他一些架构中，这可能会带来很大的好处（或者是目标要求正确操作的要求），因此会将整个struct对齐到8个字节。

- Mats Petersson

Answer 2

在VC中的结构对齐是一个编译器选项，/Zp可以确定结构体打包时的字节边界。这通常是高级选项，除非在不寻常的用例（例如执行块数据的memcpy以进行网络传输）中使用。请检查项目的属性页面以查看对齐方式。

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/xh3e3fd0.aspx

- edtheprogrammerguy

Answer 3

一般来说，你不能太多地关注struct的大小、对齐方式或者打包情况。而"一般"指的是根据你所选择的C++标准。

问题在于：

• int、char和double的大小没有被C++标准定义，标准只是设置了一些最小要求，你将得到什么取决于实现
• 对齐不仅依赖于编译器的实现，有时甚至依赖于你传递的标志集和你的目标硬件，打包对CPU缓存非常重要，有些指令甚至需要不同的填充，这也取决于你在struct中放置了什么以及你如何编写它。

因此，对于这种操作，您必须严格遵循所选择的编译器的文档，并深入了解其提供的功能，例如在此处，您可以找到有关如何在gcc与msvc中打包数据的概述（链接）。

- user2485710

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没有什么的。这是定义1。请查看我在备注中提供的链接。 - Jan Herrmann

从您发布的链接中，@JanHerrmann提到：“根据计算机架构，一个字节可能由8个或更多位组成”，现在请告诉我们这3种类型在C++标准中有多大。如果您能够以位和对齐方式来描述，那么您就赢了。 - user2485710

根据我提供的链接，sizeof 在标准中被定义为对于 char、signed char 和 unsigned char 返回 1。而 alignof（http://en.cppreference.com/w/cpp/language/alignof）返回最小对齐方式。`int` 和 double 的大小是实现定义的，但 char 的大小不是。因此，你的第一个观点是不正确的。 - Jan Herrmann

@JanHerrmann 请再仔细阅读，你错了，sizeof运算符返回字节，即使你知道一个东西是1个字节，但你无法定义一个字节的大小，你对类型的大小一无所知，就这么简单。 - user2485710

让我们在聊天中继续这个讨论。 - Jan Herrmann