구조체 패딩

struct, class 내부에 멤버들이 있을 때, 이 멤버들은 어떻게 메모리 공간을 차지하게 될까?

struct Padding

구조체를 정의할 때 컴파일러가 멤버 사이에 추가 byte를 삽입해 메모리 내 데이터의 정렬을 보장하는 메모리 액세스 및 정렬 최적화 기법이다.

프로세서는 한번에 정해진 만큼의 일을 할수있는데, 86, 64는 각각 4byte, 8byte의 1사이클을 돌아 메모리에 접근한다.

why 64x 86x architecture paddin is same?

64, 86 아키텍처 모두 데이터 정렬 요구사항이 비슷하며, 아키텍처 일관성 보장을 위해 패딩 결과가 비슷하게 나온다.

위와같이 정의된다고 했을 때, 구조체 패킹에 의해 결과값은 맨 위의 사진과 같이 컴파일러가 추가 byte를 삽입하고 c 변수의 공간을 마지막 4byte에 정의해줄 것이다.

만약 구조체 내의 멤버 변수가 순서를 바뀐 채 정의된다면 어떻게 될까?

variable

#include<iostream>
using namespace std;
struct abc {
	char a; // 1
	char b; // 1
	int c; // 4
};

struct bcd {
	char a; // 1
	int c; // 4
	char b; // 1
};

int main() {
	abc d;
	bcd e;
	printf("%d\n", sizeof(d));
	printf("%d\n", sizeof(e));
}

result

8
12

순서만 바뀌었을 뿐인데, 메모리 공간이 늘어났다

위의 그림을 보면 char가 정의되고 빈 공간만큼 구조체 패킹을 통해 나머지 4byte 공간에 int가 정의된다. 마지막 순서에 따라 char가 정의되며 총 12byte 공간을 가지게 된다 (4바이트 손해)

결과적으로 순서가 바뀌게 된다면 구조체 패킹에 의해 총 12byte의 공간을 차지하게 된다.

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method

구조체 내부의 함수는 코드 영역에 저장되므로 함수 자체의 크기는 구조체에 영향을 주지 않는다.

struct virtulMethod {
	char a; // 1
	char b; // 1
	int c; // 4
	virtual void run() {}; // => ?
};

위는 구조체 내부에 가상함수가 선언되어 있다. 출력해보면 몇 byte의 공간을 차지하고 있을까?

result

16

왜 8byte에서 16byte 공간이 차지하게 된 걸까?

이를 이해하려면 vtable에 대한 이해가 있어야 한다.

간단히 가상함수에 접근하려면 이 가상함수를 구현하는 개체들이 컴파일 타임에 가상함수의 정보를 가지는 vtable 포인터를 가지게 된다. 이 포인터는 8byte의 크기로 구조체 가장 처음 메모리에 적재되기 때문이다.

vtable이란?