结构体对齐

Question

#define MAX_SIZE 8

enum my_enum
{
    VAL1 = 0;
    VAL2,
    VAL3,
    VAL4,
    VAL_MAX
};

struct my_struct
{
  enum my_enum e;
  int  w[MAX_SIZE];
};

在目标平台上，这种结构的布局是否会导致对齐问题？我知道这很大程度上取决于平台，但通常情况下C编译器允许对结构进行填充，因此例如在32位机器上，其中'int'长度为32位：

struct my_struct
{
    int w[MAX_SIZE];
}

据我了解，结构体被对齐，编译器可能不会对其布局进行其他操作，但在结构体中添加“枚举my_enum”可能会使该结构体在这种机器上变得不对齐。 我应该采取任何特殊措施来避免这种情况吗？是否应该完全避免它？

非常感谢您的澄清！

马克

- Mark

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如果您认为结构体仅仅是元素的总和，那么您就需要担心了。例如，struct my_struct *p = malloc(sizeof(my_enum)+n*sizeof(int)) 尝试分配少于 MAX_SIZE 个整数。但是，如果存在填充，则最终分配的空间将不足。 - ugoren

Answer 1

答案是否定的，您不需要做任何事情。如果添加字段会破坏对齐，则编译器将在适当的位置应用填充以重新对齐。

在您的情况下，枚举可能会被实现为int，因此您首先不会遇到此问题。

更好的例子是：

struct my_struct
{
  char ch;
  int  w[MAX_SIZE];
};

在这种情况下，编译器很可能会在ch后面添加3个字节的填充以使w对齐到4个字节。

- Mysticial

Answer 2

您无需担心尝试不引入填充。如果您想通过演示结构成员的顺序是否会产生差异来进行实验，则可以尝试 this。(它不旨在演示特定实现的行为。)

根据C11标准，所有对齐方式都是2的幂。

简单的数学规律表明，除非无法创建此类对象的数组，否则对象的对齐要求不可能超过其大小。

- synthetel

Answer 3

不，你不必考虑对齐问题是否能正常工作。基本上，这取决于编译器将事物对齐以适应目标平台的方式。如果它很聪明，甚至会以允许最大性能的方式来做。

例如，如果你有一个char，然后是一个整数，而目标平台允许不对齐的加载/存储，编译器可能会生成大小为5个字节的结构，其中整数是不对齐的。如果你想保证4字节对齐，你需要这样做：

struct my_struct {
  char a;
  char dummy[3];
  int b;
}

或者将数据类型从大到小放置在结构体中，以获得最佳性能。

编辑：有人指出规范可能已经对此行为进行了严格限制，因此现代编译器几乎都会将所有内容对齐到自然边界。

- Joachim Isaksson

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编译器可以或者不可以在“自然”边界上对成员进行排列。它必须以这样的方式对所有成员进行排列，使得它们能够被正确访问。例如，给定struct my_struct obj; int *ptr = &obj.b;，对*ptr的引用必须有效。（特定于编译器的打包指示和属性可能会破坏这一点；例如，请参阅此问题。） - Keith Thompson