为什么在 C++ 中编译时，由 char、short 和 char（按此顺序）组成的结构会出现错误？启用 4 字节打包后，会变成 6 字节结构吗？

Question

我以为我理解 C/C++ 如何处理结构成员对齐。但对于 Visual Studio 2008 和 2010 中的特定安排，我得到了奇怪的结果。

具体来说，我发现由 char、short 和 char 组成的结构被编译为 6 字节结构，即使使用 4 或 4 字节结构也是如此。启用 8 字节打包。我不知道为什么会这样。我可以理解 4 字节结构。我也许可以理解 8 字节结构。但我认为，当启用 4 字节打包时，6 字节结构是不可能的。

演示该问题的程序是：

#include <iostream>
using namespace std;

#pragma pack (4)

struct Alignment
{
 char c1;
 short s;
 char c2;
};

#define REPORT_VAR_POSITION( structName, varName ) cout << "Member '" << #varName << "' sits at byte # " << offsetof( structName, varName ) << "." << endl;

int main(int argc, char* argv[])
{
 cout << "Sizeof struct Alignment is " << sizeof( Alignment ) << " bytes." << endl;
 REPORT_VAR_POSITION( Alignment, c1 );
 REPORT_VAR_POSITION( Alignment, s );
 REPORT_VAR_POSITION( Alignment, c2 );

 system( "pause" );

 return 0;
}

输出是：

Sizeof struct Alignment is 6 bytes.
Member 'c1' sits at byte # 0.
Member 's' sits at byte # 2.
Member 'c2' sits at byte # 4.
Press any key to continue . . .

谁能解释为什么 VC 用附加字节填充每个字符？

Answer 1

来自 #pragma pack< 的 MSDN 文档< /code>（其中 n 是您设置的值）：

成员的对齐方式将在 n 的倍数或成员大小的倍数（以较小者为准）的边界上进行。

sizeof(short) 是两个字节，小于您设置的四个字节的打包值，因此 short 成员与两个字节边界对齐。

最后一个 char (c2) 在其后填充了一个额外的字节，这样当 Alignment 对象放置在数组中时，Short 元素仍然在两字节边界上正确对齐。数组元素是连续的，它们之间不能有填充，因此必须将填充添加到结构的末尾，以确保数组中的正确对齐。

Answer 2

看来，你确实理解错了。在 Visual Studio 中，您无法通过使用结构打包设置增加任何类型的结构成员的对齐要求。您只能减少它们。

如果您的结构由 char （在 1 字节边界对齐）和 short （在 2 字节边界对齐）对象组成，则使用 4 字节和 8 字节打包设置将具有绝对不会影响您的结构的布局或大小。结果将与 2 字节打包完全相同。该结构的大小为 6 个字节。

在这种情况下唯一有效的打包设置是 1 字节打包设置，它将 short 的对齐要求从 2 降低到 1，并导致 4 字节大小的结构。

Answer 3

Visual Studio 的 C 编译器使用此命令选项 /Zp[n]，其中结构体打包在 n 字节边界上，这就是 #pragma pack 指令的用武之地，结构的成员在 n 倍数的边界上对齐。