Структуры в 32-битной архитектуре

Question

Следующий код;

struct s1 { 
    void *a; 
    char b[2]; 
    int c; 
}; 

struct s2 { 
    void *a; 
    char b[2]; 
    int c; 
}__attribute__((packed)); 

, если s1 имеет размер 12 байт и s2 имеет размер 10 байт, это из-за данных считываются в 4-байтовых куски и }__attribute__((packed)); уменьшает размер void*a; только 2 байта?

Немного смущенный относительно того, что }__attribute__((packed));.

Большое спасибо

Answer 1

Это связано с alignment, процесс, в котором компилятор добавляет скрытые «мусор» между полями, чтобы убедиться, что они имеют оптимальные (по производительности), начиная с адреса.

Использование packed заставляет компилятор не делать этого, что часто означает, что доступ к структуре становится медленнее (или просто невозможно, вызвав, например, ошибку шины), если у аппаратного обеспечения возникают проблемы, например. 32-разрядные обращения по адресам, которые не кратные 4.

Answer 2

Это связано с data structure alignment, сочетанием двух процессов: выравнивания данных и заполнения данных. Первая структура будет выровнена со словом, как вы сказали, однако вторая структура упакована и заставляет компилятор не помещать структуру в слово.

Вторая структура - 10 байт, потому что массив символов равен 2 байтам, не указатель на void (он остается 4 байта, как и все указатели). Это может помешать производительности, поскольку компромисс между двумя байтами пространства не стоит эффективности, утраченной аппаратным обеспечением (в большинстве случаев) и может привести к неопределенному поведению.

Answer 3

На процессорах Intel выборки 32-разрядных выровненных данных значительно быстрее, чем неровности; на многих других процессорах выровненные выборки могут быть незаконным вообще, или их нужно моделировать, используя 2 инструкции. Таким образом, первая структура будет иметь c всегда на этих 32-разрядных архитектурах, выровненных по байтовому адресу, делящемуся на 4. Это, однако, требует, чтобы 2 байта были потрачены впустую на хранение.

struct s1 { 
    void *a; 
    char b[2]; 
    int c; 
}; 

// Byte layout in memory (32-bit little-endian): 
// | a0 | a1 | a2 | a3 | b0 | b1 | NA | NA | c0 | c1 | c2 | c3 | 
// addresses increasing ====> 

С другой стороны, иногда вам абсолютно необходимо сопоставить некоторые невыровненные datastructures (например, форматы файлов или сетевых пакетов), как это, в структуры С; там вы можете использовать __attribute__((packed)), чтобы указать, что вы хотите все без отступа байт:

struct s2 { 
    void *a; 
    char b[2]; 
    int c; 
} __attribute__((packed)); 

// Byte layout in memory (32-bit little-endian): 
// | a0 | a1 | a2 | a3 | b0 | b1 | c0 | c1 | c2 | c3 | 
// addresses increasing ====>