[Core] 구조체 패딩 관련 내용

[J-unStiN]

안녕하세요. ThorVG 멘티 박성준 입니다.
구조체 패딩(Struct Padding) 최적화 작업에 대해 히스토리를 남기고자 글을 적게되었습니다.
앞으로 관련된 내용을 꾸준하게 올릴 수 있도록 하겠습니다.

이슈: thorvg/thorvg#4618
PR: thorvg/thorvg#4620

로그파일
build_wpadded_log.txt

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패딩 경고를 보는 방법으로는 아래와 같이 진행했습니다.

1. -Wpadded 옵션을 포함하여 빌드 디렉터리 구성

meson setup builddir -Dcpp_args="-Wpadded" -Dc_args="-Wpadded"

2. 컴파일 경고를 포함하여 전체 빌드 로그를 텍스트 파일로 저장

ninja -C builddir > build_wpadded_log.txt 2>&1

예시: 발생한 패딩 경고 로그 일부

../src/renderer/tvgRender.h: warning: padding size of 'tvg::RenderDirtyRegion::Partition' with 7 bytes to alignment boundary [-Wpadded]
../src/renderer/tvgRender.h: warning: padding size of 'tvg::RenderStroke::Dash' with 4 bytes to alignment boundary [-Wpadded]
../src/renderer/tvgRender.h: warning: padding struct 'tvg::RenderEffectGaussianBlur' with 2 bytes to align 'sigma' [-Wpadded]
../src/renderer/tvgPaint.h: warning: padding size of 'tvg::Paint::Impl' with 63 bits to alignment boundary [-Wpadded]

3. 경고 종류

• 멤버 간 정렬 패딩(우선순위): 큰 타입(8바이트 포인터 등) 앞에 작은 타입(1~2바이트)이 위치하여 발생
• 구조체 끝 정렬 패딩: 구조체 전체 크기가 최대 멤버 정렬 단위의 배수가 되도록 끝에 패딩 삽입
• jerryscript_jerry / rapidjson: 관련된 내용도 경고에 포함되어 있어 관련된 내용은 좀 더 파악해보기

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작업전 내용 공유 + 파일 수정 범위

로그파일을 토대로 AI 에게 단계별로 분석했습니다.
해당 관련된 내용의 범위가 어느정도인지 정도로 보시면 좋을 것 같고, 작업전 파일을 정해 실제 경고로그에 파일이 있는 지 확인 후 진행하면 될 것 같습니다.

권장 작업 순서

1. 1단계 독립 구조체부터 시작하여 멤버 변수를 정렬 크기 내림차순으로 재배치
2. 2단계 리프 노드는 부모의 끝 패딩과 자식 첫 멤버의 관계를 확인 후 수정
3. 3단계 부모 구조체는 전체 빌드 + 테스트로 자식 레이아웃 무결성 검증 필수

• C++에서 구조체 멤버를 재배치할 때 상속 관계가 있는 구조체를 수정할 때는 주의가 필요합니다.
• 부모 구조체의 멤버 순서를 바꾸면, 이를 상속받는 모든 자식 구조체의 메모리 레이아웃이 변경.

++ 작업후에는 꼭 테스트코드를 실행해서 문제없는 지 확인!!

ninja -C builddir test   // builddir == 빌드한폴더명
meson test -C builddir -v

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분류 기준

단계	설명	수정 위험도
1단계 🟢	상속받지 않은 독립적인 구조체	낮음
2단계 🟡	다른 구조체를 상속받지만, 자신은 더 이상 상속되지 않는 리프(Leaf) 노드	중간
3단계 🔴	부모이면서 자식들에 의해 상속되는 구조체 (복잡한 상속 계층)	높음

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총 2,001건의 경고가 발생했으며, ThorVG 자체 소스에서만 1,445건(고유 ~231건)이 확인.

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주요 상속 계층 다이어그램

Renderer 계층

RenderEffect (3단계 🔴)
├── RenderEffectGaussianBlur (2단계 🟡)
├── RenderEffectDropShadow   (2단계 🟡)
├── RenderEffectFill         (2단계 🟡)
├── RenderEffectTint         (2단계 🟡)
└── RenderEffectTritone      (2단계 🟡)

RenderMethod (3단계 🔴)
└── SwRenderer               (2단계 🟡)

Task (3단계 🔴)
└── SwTask (3단계 🔴)
    ├── SwShapeTask           (2단계 🟡)
    └── SwImageTask           (2단계 🟡)

Paint (3단계 🔴, 공개 API)
├── Shape  → ShapeImpl       (2단계 🟡)
├── Picture → PictureImpl    (2단계 🟡)
├── Scene  → SceneImpl       (2단계 🟡)
└── Text   → TextImpl        (2단계 🟡)

Lottie Loader 계층

LottieObject (3단계 🔴) — 자식 18종 이상
├── LottieTextRange          (2단계 🟡)
├── LottieTrimpath           (2단계 🟡)
├── LottieRoundedCorner      (2단계 🟡)
├── LottieTransform          (2단계 🟡)
├── LottieImage              (2단계 🟡)
├── LottieAudio              (2단계 🟡)
├── LottieRepeater           (2단계 🟡)
├── LottieOffsetPath         (2단계 🟡)
├── LottiePuckerBloat        (2단계 🟡)
├── LottieZigZag             (2단계 🟡)
│
├── LottieSolid (3단계 🔴)
│   ├── LottieSolidFill      (2단계 🟡)
│   └── LottieSolidStroke    (2단계 🟡, 다중상속: +LottieStroke)
│
├── LottieGradient (3단계 🔴)
│   ├── LottieGradientFill   (2단계 🟡)
│   └── LottieGradientStroke (2단계 🟡, 다중상속: +LottieStroke)
│
├── LottieShape (3단계 🔴, 다중상속: +LottieRenderPooler)
│   ├── LottiePath           (2단계 🟡)
│   ├── LottieRect           (2단계 🟡)
│   ├── LottiePolyStar       (2단계 🟡)
│   └── LottieEllipse        (2단계 🟡)
│
└── LottieGroup (3단계 🔴, 다중상속: +LottieRenderPooler)
    └── LottieLayer          (2단계 🟡)


LottieEffect (3단계 🔴) — 자식 7종
├── LottieFxCustom           (2단계 🟡)
├── LottieFxFill             (2단계 🟡)
├── LottieFxStroke           (2단계 🟡)
├── LottieFxTint             (2단계 🟡)
├── LottieFxTritone          (2단계 🟡)
├── LottieFxDropShadow       (2단계 🟡)
└── LottieFxGaussianBlur     (2단계 🟡)


LottieModifier (3단계 🔴) — 자식 4종
├── LottieRoundnessModifier  (2단계 🟡)
├── LottieOffsetModifier     (2단계 🟡)
├── LottiePuckerBloatModifier(2단계 🟡)
└── LottieZigZagModifier     (2단계 🟡)


LottieProperty (3단계 🔴) — 자식 다수
├── LottieGenericProperty<T> (2단계 🟡, 5종 인스턴스)
├── LottieColorStop          (2단계 🟡)
└── LottieBitmap             (2단계 🟡)

Font / Raw Loader 계층

SfntGlyph (3단계 🔴)
└── SfntGlyphMetrics         (2단계 🟡)

SfntReader (3단계 🔴)
└── TtfReader                (2단계 🟡)

Loader → FontLoader
         └── SfntLoader      (2단계 🟡)

Loader → ImageLoader
         └── RawLoader       (2단계 🟡)

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단계별 상세 목록

🟢 1단계: 독립 구조체 (상속 없음) — ~80개+

Renderer (src/renderer/)

구조체명	파일	패딩
RenderDirtyRegion	tvgRender.h:162	7B tail
RenderDirtyRegion::Partition	tvgRender.h:198	7B tail
RenderTrimPath	tvgRender.h:332	3B tail
RenderStroke	tvgRender.h:347	5B tail
RenderStroke::Dash	tvgRender.h:352	4B tail
RenderShape	tvgRender.h:394	7B tail, 4B align
Mask	tvgPaint.h:37	7B tail
Paint::Impl	tvgPaint.h:44	63bits tail
Canvas::Impl	tvgCanvas.h:30	7B tail
Fill::Impl	tvgFill.h:35	1B tail
PictureOps	tvgLoader.h:47	7B tail
FontMetrics	tvgLoader.h:191	3B align
AccessorEntity	tvgAccessor.h:34	4B align
TaskQueue	tvgTaskScheduler.cpp:36	7B tail
TaskSchedulerImpl	tvgTaskScheduler.cpp:95	4B tail

CPU Engine (src/renderer/cpu_engine/)

구조체명	파일	패딩
SwOutline	tvgSwCommon.h:101	7B tail
SwSpan	tvgSwCommon.h:111	3B tail
SwFill	tvgSwCommon.h:169	1B tail
SwStrokeBorder	tvgSwCommon.h:196	3B tail
SwStroke	tvgSwCommon.h:209	3B tail, 4B align
SwDashStroke	tvgSwCommon.h:228	2B tail
SwShape	tvgSwCommon.h:241	7B tail
SwImage	tvgSwCommon.h:252	3B tail
SwCellPool	tvgSwCommon.h:319	4B align
RleWorker	tvgSwRle.cpp:206	2B+4B+4B

SVG Loader (src/loaders/svg/)

구조체명	파일	패딩
SvgDocNode	tvgSvgCommon.h:305	4B tail
SvgSymbolNode	tvgSvgCommon.h:325	1B tail
SvgUseNode	tvgSvgCommon.h:337	6B tail
SvgRectNode	tvgSvgCommon.h:355	2B tail
SvgMaskNode	tvgSvgCommon.h:387	1B tail
SvgTextNode	tvgSvgCommon.h:400	4B tail
SvgComposite	tvgSvgCommon.h:458	7B tail
SvgPaint	tvgSvgCommon.h:465	3B tail
SvgDash	tvgSvgCommon.h:475	4B tail
SvgStyleGradient	tvgSvgCommon.h:481	3B tail
SvgStyleFill	tvgSvgCommon.h:505	2B tail
SvgStyleStroke	tvgSvgCommon.h:513	6B tail
SvgStyleProperty	tvgSvgCommon.h:542	1B align
SvgNode	tvgSvgCommon.h:552	7B tail
SvgParser	tvgSvgCommon.h:586	5B tail
SvgParserContext	tvgSvgCommon.h:623	6B tail
unnamed structs (19개)	tvgSvgLoader.cpp	2~7B

Lottie Loader (src/loaders/lottie/) — 독립 구조체만

구조체명	파일	패딩
LottieStroke	tvgLottieModel.h:37	2B tail
LottieStroke::DashAttr	tvgLottieModel.h:39	6B tail
LottieMask	tvgLottieModel.h:243	6B tail
LottieGlyph	tvgLottieModel.h:300	5B tail
LottieFont	tvgLottieModel.h:449	7B tail
LottieSlot	tvgLottieModel.h:1187	6B tail
LottieComposition	tvgLottieModel.h:1223	5B tail
LottieExpression	tvgLottieProperty.h:127	7B tail
LottieScalarFrame<T> (9종)	tvgLottieProperty.h:46	7B tail
LottieVectorFrame<Point>	tvgLottieProperty.h:77	2B tail
LottieInterpolator	tvgLottieInterpolator.h:28	4B tail
LottieTween	tvgLottieTween.h:33	6B tail
RenderRepeater	tvgLottieBuilder.h:36	1B tail
RenderText	tvgLottieBuilder.h:55	4B align
RenderContext	tvgLottieBuilder.h:76	6B tail
PathSet	tvgLottieCommon.h:32	4B tail
TextDocument	tvgLottieCommon.h:71	3B tail

Common / Font / Public Header

구조체명	파일	패딩
Inlist<T> (7종)	tvgInlist.h:37	4B tail
Map<uint,SfntGlyphMetrics>::Item	tvgMap.h:39	4B align
Paint (공개 API)	thorvg.h:784	4B align pImpl

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🟡 2단계: 단순 상속 리프 노드 — ~55개

부모 구조체를 상속받지만, 자신은 더 이상 상속되지 않는다.
수정 시 부모의 끝 패딩이 자식 첫 멤버에 재활용되는지 확인필요.

Renderer 계층

구조체명	부모	파일	패딩
RenderEffectGaussianBlur	RenderEffect	tvgRender.h:482	5B tail, 2B align
RenderEffectDropShadow	RenderEffect	tvgRender.h:501	3B tail, 2B align
RenderEffectFill	RenderEffect	tvgRender.h:525	2B tail
RenderEffectTint	RenderEffect	tvgRender.h:541	7B tail
RenderEffectTritone	RenderEffect	tvgRender.h:562	4B tail
SwSurface	RenderSurface	tvgSwCommon.h:279	7B tail
SwCompositor	RenderCompositor	tvgSwCommon.h:310	7B tail
SwShapeTask	SwTask	tvgSwRenderer.cpp:92	7B tail
SwImageTask	SwTask	tvgSwRenderer.cpp:183	2B align
SwRenderer	RenderMethod	tvgSwRenderer.h:36	6B align
ShapeImpl	Shape	tvgShape.h:33	7B tail
PictureImpl	Picture	tvgPicture.h:34	6B tail
SceneImpl	Scene	tvgScene.h:31	5B tail
TextImpl	Text	tvgText.h:35	3B tail
AccessorImpl	Accessor	tvgAccessor.cpp:35	7B tail

Lottie — LottieObject 자식

구조체명	부모	패딩
LottieTextRange	LottieObject	3B+7B+6B
LottieTrimpath	LottieObject	7B tail, 6B align
LottieRoundedCorner	LottieObject	6B align
LottieTransform	LottieObject	6B align
LottieImage	LottieObject	7B tail, 6B align
LottieAudio	LottieObject	4B tail, 6B align
LottieRepeater	LottieObject	7B tail, 6B align
LottieOffsetPath	LottieObject	7B tail, 6B align
LottiePuckerBloat	LottieObject	6B align
LottieZigZag	LottieObject	6B align

Lottie — LottieSolid/Gradient/Shape 리프

구조체명	부모	패딩
LottieSolidFill	LottieSolid	7B tail
LottieSolidStroke	LottieSolid + LottieStroke	2B tail
LottieGradientFill	LottieGradient	5B tail
LottieGradientStroke	LottieGradient + LottieStroke	2B tail
LottiePath	LottieShape	7B align
LottieRect	LottieShape	7B align
LottiePolyStar	LottieShape	7B tail
LottieEllipse	LottieShape	7B align
LottieLayer	LottieGroup	13bits+6B+3B

Lottie — LottieEffect/Modifier/Property 리프

구조체명	부모	패딩
LottieFxCustom	LottieEffect	4B align
LottieFxFill~GaussianBlur (6종)	LottieEffect	4B align
LottieRoundnessModifier	LottieModifier	3B align
LottieOffsetModifier	LottieModifier	3B tail
LottiePuckerBloatModifier	LottieModifier	3B align
LottieZigZagModifier	LottieModifier	3B tail
LottieGenericProperty<T> (5종)	LottieProperty	4~7B tail
LottieColorStop	LottieProperty	5B tail
LottieBitmap	LottieProperty	4B tail

Font / Raw / SVG Loader 리프

구조체명	부모	패딩
SfntGlyphMetrics	SfntGlyph	4B align
TtfReader	SfntReader	4B tail
SfntLoader	FontLoader	6B tail
RawLoader	ImageLoader	7B tail
SvgLoader	ImageLoader + Task	4B+3B align
LottieLoader	AnimLoader	6B tail

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🔴 3단계: 복잡한 상속 부모 — ~15개

Renderer 핵심 부모

구조체명	자식 수	파일	패딩
RenderEffect	5종	tvgRender.h:472	6B tail
RenderMethod	3종	tvgRender.h:587	4B align key
Task	다수	tvgTaskScheduler.h:52	6B align prev
SwTask	2종	tvgSwRenderer.cpp:38	20bits tail, 4B align
Picture	1종	thorvg.h:1610	7B tail

Lottie 핵심 부모

구조체명	자식 수	파일	패딩
LottieObject	18+	tvgLottieModel.h:253	6B tail
LottieShape	4종	tvgLottieModel.h:591	7B tail
LottieSolid	2종	tvgLottieModel.h:798	6B align
LottieGradient	2종	tvgLottieModel.h:857	6B tail
LottieGroup	1종	tvgLottieModel.h:1052	51bits tail
LottieEffect	7종	tvgLottieModel.h:85	4B tail
LottieModifier	4종	tvgLottieModifier.h:31	7B tail
LottieProperty	다수	tvgLottieProperty.h:156	6B align

Font Loader 부모

구조체명	자식 수	파일	패딩
SfntGlyph	1종	tvgSfntReader.h:35	— (자식이 패딩 발생)
SfntReader	2종	tvgSfntReader.h:48	— (자식이 패딩 발생)

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결론 - 진짜 해당 작업으로 크기가 줄어드는가??

• 변수위치만 변경했는데 실제로 줄어들고 있습니다.