ESR 解釋 C 的 Compiler 對 Structure Packing 的處理...

ESR (Eric S. Raymond) 寫了一篇 C Compiler 對 struct 實際如何佔用記憶體空間的說明:「The Lost Art of C Structure Packing」,全文在「The Lost Art of C Structure Packing」。

以前都學過也都還記得,但沒用就不容易想起來...

以文章裡的例子用這個 struct 說明:

struct {
    char *p;
    char c;
    int x;
};

(下面就不列出 struct 的部份了)

實際上在記憶體裡面會因為 alignment requirement 的關係,多了一個 padding (pad):

char *p;      /* 4 or 8 bytes */char c;       /* 1 byte */char pad[3];  /* 3 bytes */int x;        /* 4 bytes */

而如果 x 是 8 bytes 的 long 時:

char *p;
char c;
long x;

padding 會變成:

char *p;     /* 8 bytes */char c;      /* 1 byte
char pad[7]; /* 7 bytes */long x;      /* 8 bytes */

這是因為硬體架構的關係。有些是因為硬體只支援切齊 alignment 的存取指令,有些是因為效率的差異而預設會增加 padding。

在處理 protocol 這類必須依照原始的 struct 設計時,需要指定

#pragma pack

強迫 compiler 關掉,不然 compiler 還是會補上 padding。

而在一般的情況下,調整 struct 裡元素的位置就能夠在不影像存取效能的前提下節省空間,如果是大量的 struct 時效果就會變得很明顯...