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C语言对其方式--struct数据结构必学(二)
2014-11-23 18:53:32 来源: 作者: 【 】 浏览:20
Tags:语言 方式 --struct 数据结构
结构的大小为:sizeof(MyStruct)=8+1+ 3+4=16,其中有3个字节是VC自动填充的,没有放任何有意义的东西。
下面再举个例子,交换一下上面的MyStruct的成员变量的位置,使它变成下面的情况:
struct MyStruct
{
char dda;
double dda1;  
int type
};


这个结构占用的空间为多大呢?在VC6.0环境下,可以得到sizeof(MyStruc)为24。结合上面提到的分配空间的一些原则,分析下VC怎么样为上面的结构分配空间的。(简单说明)

struct MyStruct
{
char dda;      //偏移量为0,满足对齐方式,dda占用1个字节;
double dda1;//下一个可用的地址的偏移量为1,不是sizeof(double)=8
                    //的倍数,需要补足7个字节才能使偏移量变为8(满足对齐
                   //方式),因此VC自动填充7个字节,dda1存放在偏移量为8
                  //的地址上,它占用8个字节。
int type;    //下一个可用的地址的偏移量为16,是sizeof(int)=4的倍
           //数,满足int的对齐方式,所以不需要VC自动填充,type存
           //放在偏移量为16的地址上,它占用4个字节。
};//所有成员变量都分配了空间,空间总的大小为1+7+8+4=20,不是结构
   //的节边界数(即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof
   //(double)=8)的倍数,所以需要填充4个字节,以满足结构的大小为
   //sizeof(double)=8的倍数。


所以该结构总的大小为:sizeof(MyStruc)为1+7+8+4+4=24。其中总的有7+4=11个字节是VC自动填充的,没有放任何有意义的东西。
VC对结构的存储的特殊处理确实提高CPU存储变量的速度,但是有时候也带来了一些麻烦,我们也屏蔽掉变量默认的对齐方式,自己可以设定变量的对齐方式。


VC 中提供了#pragma pack(n)来设定变量以n字节对齐方式。n字节对齐就是说变量存放的起始地址的偏移量有两种情况:第一、如果n大于等于该变量所占用的字节数,那么偏移量必须满足默认的对齐方式,第二、如果n小于该变量的类型所占用的字节数,那么偏移量为n的倍数,不用满足默认的对齐方式。结构的总大小也有个约束条件,分下面两种情况:如果n大于所有成员变量类型所占用的字节数,那么结构的总大小必须为占用空间最大的变量占用的空间数的倍数;
否则必须为n的倍数。下面举例说明其用法。


 
#pragma pack(push) //保存对齐状态
#pragma pack(4)//设定为4字节对齐
struct test
{
char m1;
double m4;
int m3;
};
#pragma pack(pop)//恢复对齐状态

以上结构的大小为16,下面分析其存储情况,首先为m1分配空间,其偏移量为0,满足我们自己设定的对齐方式(4字节对齐),m1占用1个字节。接着开始为 m4分配空间,这时其偏移量为1,需要补足3个字节,这样使偏移量满足为n=4的倍数(因为sizeof(double)大于n),m4占用8个字节。接着为m3分配空间,这时其偏移量为12,满足为4的倍数,m3占用4个字节。这时已经为所有成员变量分配了空间,共分配了16个字节,满足为n的倍数。如果把上面的#pragma pack(4)改为#pragma pack(16),那么我们可以得到结构的大小为24。(请读者自己分析)

============================相关案例===========================

Intel、微软等公司曾经出过一道类似的面试题:

#include 
  
   
#pragma pack(8)
struct example1
{
short a;
long b;
};
struct example2
{
char c;
example1 struct1;
short e;
};
#pragma pack()
int main(int argc, char* argv[])
{
example2 struct2;
cout << sizeof(example1) << endl;
cout << sizeof(example2) << endl;
cout << (unsigned int)(&struct2.struct1) - (unsigned int)(&struct2) << endl;
return 0;
}
  


问程序的输入结果是什么?
答案是:
8
16
4


面试题的解答
至此,我们可以对Intel、微软的面试题进行全面的解答。
程序中第2 行#pragma pack (8)虽然指定了对界为8,但是由于struct example1 中的成员最大
size 为4(long 变量size 为4),故struct example1 仍然按4 字节对界,struct example1 的size
为8,即第18 行的输出结果;
struct example2 中包含了struct example1,其本身包含的简单数据成员的最大size 为2(short
变量e),但是因为其包含了struct example1,而struct example1 中的最大成员size 为4,struct
example2 也应以4 对界,#pragma pack (8)中指定的对界对struct example2 也不起作用,故19 行的
输出结果为16;
由于struct example2 中的成员以4 为单位对界,故其char 变量c 后应补充3 个空,其后才是
成员struct1 的内存空间,20 行的输出结果为4。

union A
{
int a[5];
char b;
double c;
};

struct B
{
int n;
A a;
char c[10];
}


sizeof(B) =

答案:

union A: 
{ 
int a[5]; //20 
char b; //1 
double c; //8 
}

我想的是union中变量共用内存,应以最长的为准,那就是20。可实际不然,sizeof(A)=24,

A中各变量的默认内存对齐方式,必须以最长的double 8字节对齐,故应该是sizeof(A)=24。

struct B
{
int n; // 4字节
A a; // 24字节
char c[10]; // 10字节
};


实际占用38字节,但由于A是8字节对齐的,所以int n和char c[10]也需要8字节对齐,总共8+24+16=48


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