在结构中包装类型会导致额外的填充

Can wrapping a type in a struct cause additional padding?

本文关键字：填充 结构 包装 包装类 类型      更新时间：2023-10-16

可能重复：
具有单个元素的结构的大小

给定任何类型的A和以下结构：

struct S
{
    A a;
};

是否存在sizeof(S)大于sizeof(A)的情况？

例如，sizeof(std::array<T, n>)可以大于sizeof(T[n])吗？

能够在S中使用A意味着编译器已经了解了A的结构，并且已经向其添加了填充字节。我认为它没有理由向S添加更多的填充，因为它已经对齐了。

虽然结构可以填充，但在我所知道的所有系统上，编译器都会填充，使结构的对齐方式与其成员的最大对齐方式相同。它这样做是为了使结构的数组始终正确对齐。

因此：

struct S 
{
   char a;
} // Size 1, no padding
struct S2 
{
   unsigned int a;
   char b;
} // Size 8, 3 bytes padding (assuming 32 bit integer)

编辑：请注意，编译器还可以添加内部填充，以保持数据的正确对齐。

C/C++标准没有指定任何这些细节。您想要的是运行系统的C ABI(应用程序二进制接口(，它应该指定结构的默认布局(编译器可以选择覆盖它，如果他们认为合适的话，另请参阅#pragma pack(。例如，请参阅X86_64 ABI第13页，其中指出：

骨料和工会结构和工会假设他们最严格的组成部分。每个成员都被分配到具有适当对准的最低可用偏移。尺寸任何对象的对齐总是该对象对齐的倍数。数组除了局部或全局长度至少为16字节或C99可变长度的数组变量数组变量始终具有至少16个字节的对齐。结构和并集对象可能需要填充以满足大小和对齐要求约束。任何填充的内容都是不确定的。

相关文本为5.3.3/2"应用于类时，结果是该类对象中的字节数，包括在数组中放置该类型对象所需的任何填充。">

允许一个实现添加额外的字节用于数组绑定检查(例如"this is the 5th array member out of a total of 12"，因为这在这里允许的余地内，并且没有被任何其他要求明确禁止

(据推测，该实现还将为不属于数组的结构存储"1选1"指示；在C++中，类型S和S[1]是完全可交换的(

ISO/IEC 14882(10/2008(1.8.5:

除非是位字段(9.6(，否则派生最多的对象应具有非零大小，并应占据一个或多个字节的存储。基类子对象的大小可能为零。

这意味着空结构的大小为1，尽管"所有数据成员"(没有(的大小为零，零长度的位字段也是如此(不过，根据9.6.2，这必须是未命名位字段(
但两者都不适用，因为您没有要求一个空的结构，并且您的成员是命名的(所以它不能为零长度(。

如果您的a成员的类型为void，则情况类似，但3.9.5不允许("[…]void类型是不完整类型(3.9.1(。对象不应定义为具有不完整类型">(。

简而言之，正如你所说，你最感兴趣的是标准中所说的：不，标准没有明确定义这种情况。

然而，它也不禁止编译器添加填充或应用对齐，大多数编译器默认情况下会将结构填充/对齐到机器字大小(除非另有明确说明(。

结构可以被填充(编译器可以做任何他们喜欢的事情，例如将六个八位字节的类型填充到八个以与页面边界对齐(。不过这不太可能发生。

std:：array会更大，因为它在类中存储了一些额外的信息，比如数组的长度在自动驾驶仪上打字；不假思索地阅读std:：vector。

如果A是一个字节，则结构将与最近的边界对齐。相反，如果A小于边界，那么是的，它会更大。EX RGB的结构与RGBA的结构大小相同。

我没有可以做到这一点的示例代码。你必须转储内存并查看漏洞。如果你假设所有东西都是大小对齐的，并将一个结构投射到一堆内存中，那么你就会得到坏数据。这就是为什么WAD有用于对齐的填充。随着你的作文变得越来越复杂，编译器关闭漏洞的能力就会减弱。最终会引入填充，任何对内存布局的假设都会变得越来越错误。

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