C 结构中的填充

我知道有

现在，我不明白下面的例子：

 typedef struct {  -->**shouldn't it be 12 bytes**
    int a;
    char *str;
 } TestS;

 TestS s;

int main(int argc, char *argv[]) {

   printf("An int is %lu bytes\n", sizeof( int )); -->4
   printf("A Char * is %lu bytes\n", sizeof( char *)); -->8
   printf("A double is %lu bytes\n", sizeof( double )); -->8

   printf("A struct is %lu bytes\n", sizeof s); -->why 16?

   return 0;

 }

首先，我认为它可能与8*N字节对齐（因为我使用的是ubuntu-64），所以我尝试了更多的结构

  typedef struct {
   int i;
   char *str;
  } stru_12;


  typedef struct {
    int i;
    char *str;
    char c;
  } stru_13;

 typedef struct {
    int i;
    char str[7];
 } stru_11;

 typedef struct {
   char *str;
   double d;
 } stru_16;

  stru_12 test12;
  stru_13 test13;
  stru_11 test11;
  stru_16 test16;

int main (int argc, char *argv[]) {
    printf("A test12 is %lu bytes, address is %p\n", sizeof test12, &test12);
    printf("A test13 is %lu bytes, address is %p\n", sizeof test13, &test13);
    printf("A test11 is %lu bytes, address is %p\n", sizeof test11, &test11);
    printf("A test16 is %lu bytes, address is %p\n", sizeof test16, &test16);
}

结果:

test12是16字节，地址是0x601060

test13是24字节，地址是0x601090

test11是12个字节，地址是0x601080

test16是16字节，地址是0x601070

对不起，这么久了

我的问题是:

• 为什么test12（int+char*）是16字节，test13（int+char*）是24字节？（似乎8*N是受欢迎的，但允许12字节）

• 为什么结构地址的差异是16个寻址单元（更多填充？）

供您使用：

缓存对齐：64

地址大小：36位物理地址，48位虚拟地址

Ubuntu 14.04.1 LTS x86_64

---

指针必须正确对齐，CPU才能使用它们

在C/C++中，结构必须在数组中工作，因此在这方面对结构的末尾进行了填充

struct A
{
    char a;
    // 7 bytes of padding
    char *p;
    char b;
    // 7 bytes of padding
};

A array[3];  // the last padding is important to do this

在这种结构中，

p

必须对齐，以便处理器可以读取指针而不产生错误（32位INTEL处理器可以设置为对未对齐的数据无错误，但这不是一个好主意：它速度较慢，并且经常会跳过错误。64位处理器在这方面有更多限制。）

因此，由于是64位的，指针是8字节，指针前面的对齐必须是8的倍数

类似地，结构的总大小必须是结构中最大类型的倍数，这里是8，因此它在末尾填充到下一个8字节

---

不过，实际上只有两种情况需要担心：（1）创建一个要保存在文件中的结构，（2）创建一个将大量分配的结构。在所有其他情况下，不用担心。

第二个问题是实现定义的（事实上，第一个问题也是如此，但我将向您展示为什么要获得不考虑的间距）。您的平台显然是64位的，因此您的数据指针也是64位的。有了这些，我们就可以窥视结构了

---

stru_12

typedef struct 
{
   int i;
   char *str;
} stru_12;

这是对齐的，因此

str

始终位于8字节边界上，包括在连续序列（数组）中。为此，在

i

和

str

之间引入了4个字节的填充

0x0000 i    - length=4
0x0004 pad  - length=4
0x0008 ptr  - length=8
======================
Total               16

这些数组的8字节边界上总是有

ptr

，前提是数组从所述边界开始（它将从该边界开始）。由于在

i

和

str

之间添加了填充，也使结构大小达到了8的倍数，因此除此之外不需要额外的填充

---

stru_13

现在，考虑一下这也是如何实现的：

typedef struct 
{
    int i;
    char *str;
    char c;
} stru_13;

同样的填充将在

i

和

str

之间应用，以再次将

str

放置在8字节边界上，但是添加

c

会使事情复杂化。为了实现指针始终位于8字节边界（包括这些结构的序列/数组）上的目标，该结构需要尾部填充，但需要多少？我希望很明显，整体结构大小需要是8的倍数，以确保任何嵌入式指针（也是8的倍数）正确对齐。在这种情况下，将添加七个字节的尾部填充，以使大小达到24个字节：

0x0000 i    - length=4
0x0004 pad  - length=4
0x0008 ptr  - length=8
0x0010 c    - length=1
0x0011 pad  - length=7
======================
Total               24

---

stru_13（双份）

所以试试这个。您认为我们以前拥有的相同字段，但顺序不同，会产生什么结果：

typedef struct 
{
    char *str;
    int i;
    char c;
} stru_13;

好吧，我们知道我们想要8字节边界上的

str

，4字节边界上的

i

，坦率地说，我们对

c

（总是一个伴娘）毫不关心：

---

通过你的测试程序运行它，你会看到它像我们上面所说的那样成功。它减少到16字节。我们所做的只是将订单更改为一个空间友好的布局，该布局仍然支持我们的需求，并且我们将默认表示形式减少了8个字节（与先前布局相比是原始结构的三分之一）。要说这是一件重要的事情，要从这一切中去掉，这是一种轻描淡写的说法。

这段代码非常嘈杂。您是否可以删除所有的typedef和变量，改为使用

sizeof（struct stru_12）

等？减少视觉混乱。谢谢你的建议，但我需要地址。任何解？24==8*3。8是校准单元，而不是12。地址之间的差异没有意义，除非它们是同一数组中元素的地址。@Tony，一般来说，每个memeber都应该适当对齐，以便整个struct对象，因为它可以在数组中使用。@Tony:地址相对来说没有意义，所以我不想麻烦它，但如果你想保持原样，那很好。由你决定。（当然还有你的问题！）这是一个很好的答案，但是12字节test11的情况是什么呢？@martin

stru_11

没有指针或双指针，所以8字节的边界就不存在了，但是理想的地址访问

i

（32位

int

）应该把它放在4字节的边界上，并且再次按顺序保持它。为了实现这一点，在结构尾部添加了一个额外的填充。结果是一个12字节的长度，

i

总是落在一个4字节的边界上（当然，假设它从一开始，它会这样做）。在

i

的类型中切换

long

和

short

，看看会发生什么。@martin还值得注意的是，当您将成员从结构中的最大值到最小值排序时，情况可能会发生很大的变化。尤其值得玩玩。@Tony关键是你不必这么做。编译器正在为您执行此操作。大多数情况下你都很好。如果您需要压缩每页更多的项目，以更好地利用

typedef struct 
{
    char *str;
    int i;
    char c;
} stru_13;

0x0000 ptr  - length=8
0x0008 i    - length=4
0x000c c    - length=1
0x000d pad  - length=3
======================
Total               16