64位系统中结构的内存分配

Posted 2023-02-18

【中文标题】64位系统中结构的内存分配

【英文标题】：Memory allocation from struct in 64 bit system

【发布时间】：2021-04-10 00:46:23

【问题描述】：

我在通过旧考试时发现了这个问题，我必须在 64 位操作系统上为这个特定结构输入字段大小和填充大小：

struct mystruct 
    char a;
    uint32_t b;
    int16_t c;
    int64_t d;
;

答案是：

struct mystruct 
    char a;     //field size: 1, padding size: 3
    uint32_t b; //field size: 4, padding size: 0
    int16_t c;  //field size: 2, padding size: 6
    int64_t d;  //field size: 8, padding size: 0
;

我确实理解为什么 int16_t 被分配 2 个字节和 6 个填充，因为是 64 位架构。与int64_t 相同。

但是，为什么char 分配有 3 填充大小，uint32_t 分配有 4 字段大小，当它是 64 位架构时？

【问题讨论】：

这是强编译器和 ABI 特定的。不可能有一个普遍的答案！ Windows/x86-64 和 Linux/PowerPC 上的情况可能有所不同（即使您使用一些 GCC 编译器）。一些编译器甚至在一些优化过程中重新排列了struct 成员。

I do understand why int16_t gets allocated 2 Bytes and 6 padding, because of the 64 bit architecture - 这不是因为 64 位架构。这是因为d 是int64_t，它必须在 8 字节边界对齐，所以必须将填充 6 添加到 c。如果d 是int32_t d;，那么c 将具有字段大小：2，填充大小：2。

好吧，在讲座中我们一直使用 linux，我猜没有像重新排列这样的优化，除了编译器认识到“拆分”第一个 64 位地址以适应 char 和 uint32_t 的可能性.

@GSerg 哦好吧，有道理！

***.com/a/38144117/477878 可能会有所帮助。

【参考方案1】：

struct mystruct 
    char a;     //field size: 1, padding size: 3
    uint32_t b; //field size: 4, padding size: 0
    int16_t c;  //field size: 2, padding size: 6
    int64_t d;  //field size: 8, padding size: 0
;

我明白为什么 int16_t 被分配 2 个字节和 6 个填充， 因为64位架构。与 int64_t 相同。但为什么是 char 分配了 3 填充大小和 uint32_t 字段大小为 4 什么时候是 64 位架构？

因为：

char 将从任何偏移量开始。

unit32_t 将从偏移量mod(4) == 0 开始。

int16_t 将从偏移量mod(2) == 0 开始。

int64_t 将从偏移量mode(8) == 0 开始。

因此

 offset  ->   0   1           4    8   10           16            24
              +--------------------+----------------+-------------+
              | a | 3byte pad |  b | c | 6byte pad  |   d         |
              +--------------------+----------------+-------------+