[問題] 關於C STRUCT

[kumusou ()]

大家好:

我想問關於struct的問題

最近無聊發現一個問題，後來有上網查還是一知半解

請版上先進不吝指教



如下

struct a{

        char x;
        int y;
        short z;
};


結果去印sizeof(struct a)是12

而

struct b{

        char x;
        short y;
        int z;
};

印出sizeof(struct b)是8

第一個我可以了解

0: x p p p

4: y y y y

8: z z p p

但是就第二個來講

我以為也會是12

但是卻是8

0: x p p p

4: y y p p

8: z z z z

但是卻好像不是這樣?

難道是?

0: x p y y

4: z z z z

這樣就很怪了阿

網路上查說這叫做對齊

主要目的是 "抓資料時可以一次抓"

網路上舉例 若一個int從位置6開始放

放在 6 7 8 9 非似的倍數就要抓兩次

可是，如果是這樣那應該都會對齊四吧?

為什麼第二種方式會對齊 2呢?

假設機器是32bit的話，怎麼想也是對齊4吧?

struct x{

        char a;
        char b;
        short c;
}

這卻會是

0: a b c c

為啥不是

0: a x x x

4: b x x x

8: c c x x

這樣呢?


感謝!

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 220.136.182.93
→ Feis:因為是對齊阿. 不要有人跨過邊界就可以了.
→ azureblaze:每種資料型態的對齊不同
→ azureblaze:x86一般char隨便放，short對齊2 int對齊4
→ azureblaze:c++11有alignof(TYPE)可以看到底是多少
→ kumusou:為什麼不是對齊4阿 ?
→ Feis:假設對齊 4 最快, 還要考慮空間浪費的問題.
→ purincess:alignment對C語言來說不是implementation-defined的嗎@@
→ kumusou:跪求解析 >"<
→ kumusou:其實我比較想知道對齊2、4的理念是甚麼
→ kumusou:為什麼編譯氣會這樣翻? @@
→ Feis:強迫對齊 4 你 x 會很多阿. 每個 char 只實際使用到 1/4 空間
→ Feis:同理 short 本身如果只佔 2, 那對齊 4 只使用到 1/2 空間
推 handsome616:好複雜...
→ kumusou:那完全不對齊呢? 不是更省空間嗎 @@
→ Feis:是阿. 但是假設對齊 4 效率最高的話, 效率就被犧牲了
→ kumusou:再根據資料型態 直接讀出對應的BYTE樹好像比較好@@
→ Feis:這是個 trade-off,  所以是實作相依
那如果都不對齊的話

如

char a;

short b;

int c;

a b b c c c c

再根據定義好的資料型態所對應的byte數

去讀資料，似乎又省空間又快?
※ 編輯: kumusou         來自: 220.136.182.93       (10/16 22:49)
→ Feis:如果今天我們 short 是對齊 3, 那有些 short 會跨過 4 的邊界
→ Feis:你 '可能' 要讀兩次才能讀到一個 short
→ Feis:此外讀進 4 個 bytes 要取出其中任意個 bytes 要花時間
→ Feis:以上都假設我們一次讀 4 個 bytes, 然後對齊 4 最快的情況
→ Feis:你的例子我們要讀 c 的時候, 要讀兩次|a b b c| c c c x|
→ Feis:然後還要把其中一個跟另外三個重新組起來 要解開重組
→ Feis:假設硬體不支援的話就會很沒效率
為啥要你要把他四個一組阿?

假設

a b b c c c c

0 1 2 3 4 5 6

他可以直接在位置3直接抓sizeof(int)出來就是c了不是嗎?
※ 編輯: kumusou         來自: 220.136.182.93       (10/16 22:53)
→ Feis:所以你為什麼說 32-bit 要對齊 4 ?
其實我是想

如果| a b b c | c c c p |

c要讀兩次，所以要對齊四

i.e. | a p p p | b b p p | c c c c | 都抓一次就好

但是如果對齊二的話

i.e. | a p b b | c c c c | c讀一次 但他怎麼讀b啊?

我問題點比較像是這邊? (也是讀一次嗎?)
※ 編輯: kumusou         來自: 220.136.182.93       (10/16 22:59)
→ Feis:那你的問題是我們為什麼需要對齊嗎 XD
→ Feis:他就把 | a p b b | 抓過來然後拿後面兩個 bytes 就好~
→ kumusou:他怎麼知道b是後面兩個byte啊?
→ tomnelson:其實你可以嘗試把你提出來有不同sizeof值的struct,寫一
→ Feis:kumusou: 那他怎麼知道 c 是後面那一組阿. 這是一樣的問題
→ tomnelson:段小程式,然後看compiler產生的assembly是怎麼樣存取其
那我說一下我現在的理解喔

因為讀資料幾乎都是以記憶體4的倍數在讀

| a p b b | c c c c |

  0 1 2 3   4 5 6 7

所以就算知道b的記憶體位置是從2開始

他一次還是會先讀到0起始的4bytes

在解析出b

這樣對嗎?
※ 編輯: kumusou         來自: 220.136.182.93       (10/16 23:06)
→ tomnelson:中struct裡的field(member)的,就可以知道apbb的b怎麼樣
→ tomnelson:被讀出來的.
→ tomnelson:其實你的問題也牽涉到計算機硬體呀!不然不用對齊不是更
→ tomnelson:省空間嗎?所以建議要想一下(或問一下)為什麼會這樣...
→ tomnelson:"記憶體4的倍數在讀"->這是因硬體而如此的!