پدینگ ساختار (Struct Padding)
اینجا درباره «پدینگ ساختار (Struct Padding)» حرف می زنیم. پدینگ یعنی فضاهای خالی اضافی. این فضاها بین اعضای «ساختار (Struct)» می آیند. هدف، «تراز (Alignment)» بهتر در حافظه است. تراز یعنی شروع داده در آدرس مناسب. این کار خواندن CPU را سریع تر می کند. اما گاهی اندازه ساختار را بزرگ تر می کند.
پدینگ ساختار (Struct Padding) چیست؟
وقتی یک ساختار می سازی، کامپایلر ممکن است بایت های خالی اضافه کند. این بایت ها بین اعضا قرار می گیرند. زیرا انواع بزرگ تر باید تراز مناسب داشته باشند. بنابراین دسترسی سریع تر می شود. معمولاً نگرانش نیستیم مگر در کارهای سطح پایین.
یک مثال ساده
در این مثال، انتظار 6 بایت داریم. اما معمولاً 12 بایت می شود. چون «int» باید در آدرس مضرب 4 شروع شود.
struct Example {
char a;
int b;
char c;
};
int main() {
printf("Size of struct: %zu bytes\n", sizeof(struct Example));
return 0;
}
نکته: ترتیب اعضا مهم است. چون ترتیب، محل پدینگ را تعیین می کند.
چرا اندازه بزرگ تر می شود؟
اول «a» می آید. سپس چند بایت پدینگ می آید تا «b» تراز شود. بعد «b» می آید. سپس «c» می آید. در پایان، ممکن است پدینگ نهایی بیاید. بنابراین اندازه به مضرب تراز بزرگ ترین عضو می رسد.
چطور پدینگ را کم کنیم؟
اعضای بزرگ تر را زودتر بگذار. سپس اعضای کوچک تر را بیاور. بنابراین پدینگ کمتر می شود. نتیجه، ساختار جمع وجورتر است.
struct Example {
int b;
char a;
char c;
};
int main() {
printf("Size of struct: %zu bytes\n", sizeof(struct Example));
return 0;
}
اکنون اندازه معمولاً 8 بایت است. زیرا پدینگ میانی کمتر شد.
Struct در برابر Union
«یونیون (Union)» همه اعضا را در یک محل می گذارد. بنابراین بین اعضا پدینگ ندارد. اما تراز کل هنوز اهمیت دارد. اندازه یونیون برابر بزرگ ترین عضو است.
struct S {
char a;
int b;
char c;
};
union U {
char a;
int b;
char c;
};
int main() {
printf("Struct size: %zu\n", sizeof(struct S));
printf("Union size: %zu\n", sizeof(union U));
return 0;
}
- ساختار: اعضا پشت سرهم می آیند. پدینگ ممکن است بیاید.
- یونیون: همه اعضا حافظه مشترک دارند. پدینگ بین اعضا نیست.
گام های عملی کاهش پدینگ
- اول، انواع بزرگ تر را فهرست کن.
- بعد، آن ها را در ابتدای ساختار بگذار.
- سپس، انواع کوچک تر را پشتشان بچین.
- در پایان، اندازه را با
sizeofبررسی کن.
نکته: برای مطالعه بیشتر درباره ساختارها به ساختارها (Structs) سر بزن. همین طور «پدینگ ساختار» را آنجا هم ببین.
برای مقایسه حافظه مشترک، این صفحه را ببین: یونیون ها (Unions). همچنین تعریف نوع ها در typedef مفید است.
جمع بندی سریع
- پدینگ یعنی فضاهای خالی برای تراز بهتر.
- تراز درست، خواندن CPU را سریع تر می کند.
- ترتیب اعضا روی اندازه اثر دارد.
- اعضای بزرگ تر را جلو بگذار.
- یونیون بین اعضا پدینگ ندارد.