为什么sizeof运算符返回的结构大小大于结构成员的总大小?


当前回答

其思想是,出于速度和缓存的考虑,操作数应从与其自然大小对齐的地址中读取。为了实现这一点,编译器填充结构成员,以便对齐以下成员或以下结构。

struct pixel {
    unsigned char red;   // 0
    unsigned char green; // 1
    unsigned int alpha;  // 4 (gotta skip to an aligned offset)
    unsigned char blue;  // 8 (then skip 9 10 11)
};

// next offset: 12

x86体系结构始终能够获取未对齐的地址。然而,它速度较慢,当未对齐与两个不同的缓存线重叠时,当对齐的访问只会逐出一个缓存线时,它会逐出两个缓存线。

有些架构实际上必须捕获未对齐的读写,而早期版本的ARM架构(演变成当今所有移动CPU的架构)。。。事实上,他们只是返回了这些错误的数据。(他们忽略了低位。)

最后,请注意缓存线可以任意大,编译器不会试图猜测这些缓存线,也不会做出空间与速度的权衡。相反,对齐决策是ABI的一部分,表示最终将均匀填充缓存行的最小对齐。

TL;DR:对齐很重要。

其他回答

除了其他答案,结构可以(但通常不)具有虚拟函数,在这种情况下,结构的大小还将包括vtbl的空间。

例如,如果您希望结构具有GCC的特定大小,请使用__attribute__((打包))。

在Windows上,使用带有/Zp选项的cl.exe编译器时,可以将对齐设置为一个字节。

通常,CPU更容易访问4(或8)的倍数的数据,这取决于平台和编译器。

所以这基本上是一个对齐问题。

你需要有充分的理由来改变它。

其思想是,出于速度和缓存的考虑,操作数应从与其自然大小对齐的地址中读取。为了实现这一点,编译器填充结构成员,以便对齐以下成员或以下结构。

struct pixel {
    unsigned char red;   // 0
    unsigned char green; // 1
    unsigned int alpha;  // 4 (gotta skip to an aligned offset)
    unsigned char blue;  // 8 (then skip 9 10 11)
};

// next offset: 12

x86体系结构始终能够获取未对齐的地址。然而,它速度较慢,当未对齐与两个不同的缓存线重叠时,当对齐的访问只会逐出一个缓存线时,它会逐出两个缓存线。

有些架构实际上必须捕获未对齐的读写,而早期版本的ARM架构(演变成当今所有移动CPU的架构)。。。事实上,他们只是返回了这些错误的数据。(他们忽略了低位。)

最后,请注意缓存线可以任意大,编译器不会试图猜测这些缓存线,也不会做出空间与速度的权衡。相反,对齐决策是ABI的一部分,表示最终将均匀填充缓存行的最小对齐。

TL;DR:对齐很重要。

上面给出了很多信息(解释)。

我只想分享一些方法来解决这个问题。

您可以通过添加pragma pack来避免它

#pragma pack(push, 1)

// your structure

#pragma pack(pop) 

另请参见:

对于Microsoft Visual C:

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/2e70t5y1%28v=vs.80%29.aspx

GCC声称与微软编译器兼容

https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.6.4/gcc/Structure_002dPacking-Pragmas.html

除了前面的答案,请注意,无论包装如何,C++中没有成员订单保证。编译器可以(当然也可以)向结构中添加虚拟表指针和基结构的成员。即使是虚拟表的存在也没有得到标准的保证(没有规定虚拟机制的实现),因此可以得出这样的保证是不可能的。

我很确定C语言保证了成员顺序,但在编写跨平台或跨编译器程序时,我不会指望它。