结构大小和内存布局取决于#pragma pack

Question

考虑以下在 VC++ 2010 中编译的程序：

#pragma pack(push, 1)    // 1, 2, 4, 8
struct str_test
{
    unsigned int n;
    unsigned short s;
    unsigned char b[4];
};
#pragma pack(pop)

int main()
{
    str_test str;
    str.n = 0x01020304;
    str.s = 0xa1a2;
    str.b[0] = 0xf0;
    str.b[1] = 0xf1;
    str.b[2] = 0xf2;
    str.b[3] = 0xf3;

    unsigned char* p = (unsigned char*)&str;
    std::cout << sizeof(str_test) << std::endl;
    return 0;
}

我在return 0; 行设置断点并在调试器中查看内存窗口，从地址p 开始。我得到以下结果（sizeof 和内存布局，取决于pack）：

// 1 - 10    (pack, sizeof)
// 04 03 02 01 a2 a1 f0 f1 f2 f3

// 2 - 10
// 04 03 02 01 a2 a1 f0 f1 f2 f3

// 4 - 12
// 04 03 02 01 a2 a1 f0 f1 f2 f3

// 8 - 12
// 04 03 02 01 a2 a1 f0 f1 f2 f3

两个问题：

1. 为什么 sizeof(str_test) 对于 8 包是 12？

2. 为什么内存布局一样，不依赖pack值？

Answer 1

为什么第 8 包的 sizeof(str_test) 是 12？

来自MSDN docs：

成员的对齐方式将位于一个边界上，该边界要么是 n 的倍数或成员大小的倍数，以 更小。

在您的情况下，最大成员是 4bytes，小于 8，因此 4bytes 将用于对齐。

为什么内存布局是一样的，不依赖于pack值？

编译器不允许重新排序结构成员，但可以填充成员。如果是 Pack 8，它会执行以下操作；

#pragma pack(push, 8)    // largest element is 4bytes so it will be used instead of 8
struct str_test
{
    unsigned int n; // 4 bytes
    unsigned short s; // 2 bytes        
    unsigned char b[4]; // 4 bytes
    //2 bytes padding here;
};
#pragma pack(pop)

因此 sizeof(str_test) 将为 12。

好吧，编译器 (MSVC2010) 似乎根据类型更改了填充位置，在 unsigned char b[4]; 的情况下，它在结构的末尾放置了两个字节填充。在您的情况下，2 个字节 cc cc 恰好位于字符数组之后。

#pragma pack(push, 8)    // largest element is 4bytes so it will be used instead of 8
struct str_test
{
    unsigned int n; // 4 bytes
    unsigned short s; // 2 bytes 
    //2 bytes padding here;       
    int;  // 4 bytes

};
#pragma pack(pop)

我所做的是将最后一个成员从char[4]更改为int，并且可以通过分别减去情况6和8中的最后一个成员和第一个成员的地址来验证。

最后一个成员int情况下的内存转储如下

04 03 02 01 a2 a1 cc cc f0 f1 f2 f3

最后一个成员unsigned char[4]情况下的内存转储如下

04 03 02 01 a2 a1 f0 f1 f2 f3 cc cc