C 구조체 레이아웃 최적화

간단한 c 구조체를 생각해 보겠습니다.

struct foo {
    const char * str;
    unsigned char flag;
    uint64_t len;
};

이 코드가 64비트 시스템에서 실행되는 프로그램의 일부로 실행된다고 가정해 보겠습니다. sizeof(struct foo)의 결과는 어떻게 될까요?

구조체 크기와 최적화를 망쳐본 적이 없는 대부분의 사람들은 17이 되어야 한다고 추측할 것입니다...

... 하지만 24살이에요! 왜 그럴까요?

이러한 동작의 이유는 컴파일러가 속도를 위해 구조체 레이아웃을 최적화하고, 정렬된 메모리 액세스가 데이터에 액세스하는 가장 빠른 방법이라는 것이 현대 표준이기 때문입니다.

즉, 필드 및 CPU 유형에 따라 데이터가 일부 정렬을 가지며 정렬이 준수되도록(또는 필드 주소 % 필드 정렬 == 0) 배치됩니다.

크기, 정렬, 패딩

이전 예의 경우 포인터와 64비트 필드는 64비트 시스템에서 8B로 정렬됩니다. 즉, 구조체의 모든 항목이 정렬되는 레이아웃을 강제로 적용하기 위해 컴파일러는 일부를 생성합니다. 플래그와 len 필드 사이의 패딩:

이제 이전과 동일한 시스템에서 이와 같은 구조체가 정의된 또 다른 예를 고려해 보겠습니다.

struct bar {
    const char * str;
    short s1;
    int i1
    short s2;
    int i2;
};

크기를 어떻게 계산하나요?

세 가지 규칙이 있습니다.

• 구조체 필드는 고유한 자연스러운 정렬에 맞춰 정렬되기를 원합니다.
• 전체 구조체 정렬은 가장 넓은 필드의 정렬과 동일합니다
• 동일한 유형의 두 구조체를 나란히 배치해야 하는 경우 두 번째 구조체는 해당 정렬에 맞춰 정렬되어야 합니다. 이는 구조체에 해당 정렬까지 후행 패딩이 있어야 함을 의미합니다.

64비트 시스템의 기본 유형 정렬 및 크기에 대한 빠른 요약:

type	size	alignment
char	1	1
short	2	2
int	4	4
long	8	8
float	4	4
double	8	8
pointers	8	8

다음 사항도 기억하세요.

• 배열은 값 유형의 정렬과 sizeof(type) * 요소 수의 크기를 갖습니다.
• Union은 가장 넓은 구성원의 정렬과 크기를 갖습니다.

그리고 매우 유용한 sizeof 및 _Alignof 연산자를 사용하여 사용자 정의 유형에 대한 이 정보를 얻을 수 있습니다. _Alignof는 C11부터 사용할 수 있으며 C23부터 alignof라고 합니다. C 11 이후로 항상 C에서 이해하는 것과는 alignof였습니다.

이 주제에 대한 자세한 내용은 The Lost Art of Structure Packing에서 많은 연습과 실무 경험을 통해 제가 아는 거의 모든 것을 배웠습니다.

구조체 최적화: stropt

이 주제는 직장에서 자주 언급되는 내용으로, 대기열 등에서 막대한 양의 데이터를 지속적으로 전송할 때 여기저기서 바이트를 절약하는 것이 매우 중요합니다.

내 삶을 더 쉽게 만들기 위해 소스 파일이나 코드 조각을 참조하여 입력으로 전달하는 유형에 대한 통계를 생성하는 stropt (구조체 최적화 프로그램).

GitHub의 Abathargh/stropt

빌드 및 설치

로컬 Go가 설치되어 있는 경우 바로 애플리케이션을 빌드하거나 직접 설치할 수 있습니다.

struct foo {
    const char * str;
    unsigned char flag;
    uint64_t len;
};

os/archs 조합 목록에 대해 이미 컴파일된 바이너리도 github 릴리스 페이지에서 제공됩니다.

스트롭 바이너리

도구를 사용하여

분석할 소스를 문자열로 전달하여 stropt를 사용할 수 있습니다.

struct bar {
    const char * str;
    short s1;
    int i1
    short s2;
    int i2;
};

또는 정의가 포함된 파일을 전달할 수도 있습니다.

git clone https://github.com/Abathargh/stropt
go build

// or, if you want to install this directly
go install github.com/Abathargh/stropt

이 도구는 -optimize 플래그를 사용하여 유형에 대한 가능한 최적화를 제공할 수도 있으며 그 자체가 구조체인 필드를 인식합니다.

상세 플래그는 필드 정렬 및 크기와 함께 내부 구조체(및 공용체)를 표시하는 데 사용됩니다.

다음은 무엇입니까

이 도구는 C 코드 구문 분석을 위한 뛰어난 modernc.org/cc C 컴파일러 프런트 엔드와 UI용 charmbracelet의 립글로스를 사용하여 Go에서 작성되었습니다.

이 글은 나 자신을 위해 작성되었지만 공개적으로 공유하게 되어 기쁩니다. 브라우저에서 직접 더 쉽게 사용할 수 있도록 이것을 웹앱으로 만들고 싶습니다. 아마도 이것이 제가 작업할 다음 작업일 것입니다!

위 내용은 C 구조체 레이아웃 최적화의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!