編譯器如何爲此結構分配內存？

Question

我正在嘗試使用名稱空間和結構&遇到問題。

C++ 

#include<iostream> 
using namespace std; 

namespace One 
{ 
    struct Data 
    { 
     int val; 
     char character; 
    }; 
} 

namespace Two 
{ 
    struct Data 
    { 
     int val; 
     bool boolean; 
    }; 
} 

void functionOne(void) 
{ 
    using namespace One; 
    cout << "functionOne()" << endl; 
    cout << "The size of struct Data : "; 
    cout << sizeof(Data) << endl; 
} 

void functionTwo(void) 
{ 
    using namespace Two; 
    cout << "functionTwo()" << endl; 
    cout << "The size of struct Data : "; 
    cout << sizeof(Data) << endl; 
} 

int main() 
{ 
    functionOne(); 
    functionTwo();  
} 

Output 
functionOne() 
The size of struct Data : 8 
functionTwo() 
The size of struct Data : 8 

雖然當我改變了代碼「命名空間的兩個」於以下內容：

namespace Two 
{ 
    struct Data 
    { 
     char val; 
     bool boolean; 
    }; 
} 

Output : 

functionOne() 
The size of struct Data : 8 
functionTwo() 
The size of struct Data : 2 

我無法弄清楚編譯器如何分配內存的結構。提前致謝。

Answer 1

這裏的問題最有可能是由於對齊要求。如果我沒有弄錯，結構是根據其成員的最大對齊要求來對齊的。在你的結構的第一個版本中，你有int; char;。它看起來在你的機器上int是以4字節對齊的，所以編譯器在char之後加了3個字節的結構。在第二個版本中，您只有bool; char;，它們都是1個字節的大小，並且對齊到1個字節（在您的機器上），所以編譯器不需要填充任何東西，因此大小可以回落到2。

我在「您的機器上」指定，因爲這可能因多種因素而異。

讓我們製作一個漂亮的圖表！

// One::Data (version 1) 
0    4    5    7 
[int (size 4), char (size 1), padding (size 3)][...] 
// Because of alignment restrictions on int, this needs a padding of 3 bytes 

// Two::Data (version 1) 
0    4    5    7 
[int (size 4), bool (size 1), padding (size 3)][...] 
// Because of alignment restrictions on int, this needs a padding of 3 bytes 

// One::Data (version 2), no change 

// Two::Data (version 2) 
0    1    2 
[char (size 1), bool (size 1)][...] 
// No alignment restrictions, therefore no padding is required 

Answer 2

官方的答案，編譯器如何分配內存是 「然而就是了」。有幾個限制，但不是 很多。然而，在這種情況下，你所看到的是邏輯上的： 邏輯上：許多類型具有（或可能具有）對齊限制 ，並且必須放置在某個地址的值爲 的倍數。這些限制傳播到任何類別 其中包含該類型的成員，否則，您 無法尊重類成員的對齊方式。顯然， 你的機器上，bool的大小爲1（和char必須有一個 大小的1），並int的大小爲4，並且還必須在4。因此，一個地址多在One::Data對齊 和Two::Data， 你有一個int，接着char或bool，隨後填充的 足夠的字節，以使結構的 4.（原則上多的總大小，char/bool和 填充能按任何順序混合，但實際上，我見過的每個編譯器都會在任何聲明之後放置填充。）

由於既不是bool也不是char具有任何取向 限制，存在其中 僅包含每個中的一個的類不需要填充。

請注意，這取決於機器和編譯器。在 某些機器（例如Sun Sparc或IBM大型機）訪問 未對齊的值將導致硬件陷阱，編譯器幾乎需要對齊（並插入填充） 。另一方面，在英特爾的 上，未對齊的訪問可以正常工作，但有明顯的性能影響;編譯器通常會在這裏強制對齊 （並且Windows和Linux二進制API都需要它），但編譯器可能會忽略它，以及一些非常早期的英特爾 編譯器，當內存比現在更緊密時，編譯器會返回。 （這實際上是一個有趣的問題，因爲 在現代機器上的性能最高，如果你有一個大的 陣列和其中一個結構，那麼額外的內存訪問應該是 的錯位可能會從緩存中解決，或者 即使是從內存讀取管道，幾乎沒有額外的成本，而對象的較小尺寸可能導致較少的緩存 未命中，從而更好的性能。但我沒有采取任何措施， ，所以我只是猜測。）

還有一點需要注意的是，該標準要求類別 成員按順序分配。從技術上講，只有當它們之間沒有 訪問說明符時，但實際上，所有編譯器 總是按順序分配它們。所以，如果你有一個像類：

struct T 
{ 
    double d1; 
    char c1; 
    double d2; 
    char c2; 
}; 

會（典型值）的大小爲32，其中如：

struct T 
{ 
    double d1; 
    double d2; 
    char c1; 
    char c2; 
}; 

只會有一個大小的24早在天當內存是 緊張，我們經常關注這樣的事情，但現在 地方有時是一個問題，也許它會支付再次這樣做 ：按大小的順序聲明變量，最大的 首先。