是否有一种巧妙的方法可以避免在 C++ 中使用嵌套类进行额外填充？

Question

这些结构体align1andalign2包含相同的数据，但align1由于嵌套布局而具有更多填充。我怎样才能获得align2while的内存节省对齐，同时也使用像 in 这样的嵌套结构align1？

int main() {
    struct align1 {
        struct {
            double d;    // 8 bytes
            bool b1;    //+1 byte (+ 7 bytes padding) = 16 bytes
        } subStruct;
        bool b2;        //+1 byte (+ 7 bytes padding) = 24 bytes
    };
    struct align2 {
        double d;        // 8 bytes
        bool b1, b2;    //+2 byte (+ 6 bytes padding) = 16 bytes
    };

    std::cout << "align1: " << sizeof(align1) << " bytes\n";    // 24 bytes
    std::cout << "align2: " << sizeof(align2) << " bytes\n";    // 16 bytes

    return 0;
}

subStruct需要嵌套结构，因为它将在外部声明/定义。我正在使用C++17和Visual Studio 2017。

生成的代码可能脏兮兮的，也可能看起来很糟糕。我只是不希望它稍后向我抛出随机错误或在更改配置时中断。

Answer 1

我明确依赖于提出“肮脏或难看”的代码的许可......任何东西。更清楚地说，我只是提供一个想法。你需要考验自己，自己承担责任。我认为这个问题明确允许未经测试的代码。

有了这个代码：

typedef union
{
    struct
    {
        double d;   // 8 bytes
        bool b1;    //+1 byte (+ 7 bytes padding) = 16 bytes
    } nested;
    struct
    {
        double d;       // 8 bytes
        bool b1, b2;    //+2 byte (+ 6 bytes padding) = 16 bytes
    } packed;
} t_both;

我期望以下属性/功能：

• 包含在其他地方可能类型定义的子结构（可以从包含的头文件中使用）
• 子结构可通过XXX.nested.dand访问XXX.nested.b1
• 与以下地址相同XXX.packed
• 访问XXX.packed.b2被认为是填充的内容nested
• 两个子结构具有相同的总大小，我希望这意味着即使制作这个数组也可以

无论您对此做什么，它都可能与以下要求相冲突：在写入和读取联合时，所有读取访问都必须与最近的写入访问联合的同一部分。因此，写一个而读另一个是不被严格允许的。这就是我认为该代码提案不清楚的地方。也就是说，我经常在各自的构造已经明确测试过的环境中使用这种联合。

为了说明这里是一个功能相同但同样不干净的版本，它更好地说明了子结构可以在其他地方定义：

/* Inside an included header "whatever.h" : */
typedef struct
{
    double d;   // 8 bytes
    bool b1;    //+1 byte (+ 7 bytes padding) = 16 bytes
} t_ExternDefedStruct;

/* Content of including file */

#include "whatever.h"

typedef union
{
    t_ExternDefedStruct nested;
    struct
    {
        double d;       // 8 bytes
        bool b1, b2;    //+2 byte (+ 6 bytes padding) = 16 bytes
    } packed;
} t_both;