?

1、结构体内存布局（padding）

?

为了让CPU能够更舒服地访问到变量，struct中的各成员变量的存储地址有一套对齐的机制。这个机制概括起来有两点：第一，每个成员变量的首地址，必须是它的类型的对齐值的整数倍，如果不满足，它与前一个成员变量之间要填充(padding)一些无意义的字节来满足；第二，整个struct的大小，必须是该struct中所有成员的类型中对齐值最大者的整数倍，如果不满足，在最后一个成员后面填充。

The following typical alignments are valid for compilers from Microsoft, Borland, and GNU when compiling for 32-bit x86:

• A char (one byte) will be 1-byte aligned.
• A short (two bytes) will be 2-byte aligned.
• An int (four bytes) will be 4-byte aligned.
• A float (four bytes) will be 4-byte aligned.
• A double (eight bytes) will be 8-byte aligned on Windows and 4-byte aligned on Linux.
• A long double (twelve bytes) will be 4-byte aligned on Linux.
• Any pointer (four bytes) will be 4-byte aligned on Linux. (eg: char*, int*)

  The only notable difference in alignment for a 64-bit linux system when compared to a 32 bit is:

  • A double (eight bytes) will be 8-byte aligned.
  • A long double (Sixteen bytes) will be 16-byte aligned.
  • Any pointer (eight bytes) will be 8-byte aligned.

    ?

    #include 
          
           
    #include 
           
             #include 
            
              struct s1 { char ch,*ptr; union { short a,b; unsigned int c:2,d:1; }; struct s1 *next; }; int main() { printf("%d\n",sizeof(struct s1)); return 0; }
            
           
          

    
    struct s1
    {
    char ch,*ptr; //ch和*ptr各占2bit,共4bit
    union //按照最长的计算,union占4bit
    {
    short a,b;
    unsigned int c:2,d:1;
    }
    struct *next; //指向struct的指针,和struct占相同的字节,8bit
    }
    

    ?

    2、变长数组

    摘要：在实际的编程中，我们经常需要使用变长数组，但是C语言并不支持变长的数组。此时，我们可以使用结构体的方法实现C语言变长数组。

    struct MyData
    {
    int nLen;
    char data[0];
    };

    在结构中，data是一个数组名；但该数组没有元素；该数组的真实地址紧随结构体MyData之后，而这个地址就是结构体后面数据的地址（如果给这个结构体分配的内容大于这个结构体实际大小，后面多余的部分就是这个data的内容）；这种声明方法可以巧妙的实现C语言里的数组扩展。
    实际用时采取这样：
    struct MyData *p = (struct MyData *)malloc(sizeof(struct MyData )+strlen(str))
    这样就可以通过p->data 来操作这个str。

    ?

    这样就可以通过p->data 来操作这个str。

    ?

    程序实例：

    
    struct MyData
    {
    int nLen;
    char data[0];
    };
    
    int main()
    {
    int nLen = 10;
    char str[10] = "123456789";
    
    cout << "Size of MyData: " <
    MyData *myData = (MyData*)malloc(sizeof(MyData) +10);
    memcpy(myData->data, str, 10);
    
    cout << "myData's Data is: " << myData->data << endl;
    
    free(myData);
    
    return 0;
    }

    输出：

    Size of MyData:
    4
    myData"s Data is: 123456789

    以下是摘自：http://bbs.chinaunix.net/thread-1455677-1-1.html
    

    我想举一个自己最近在项目中犯的错误来说明要踏踏实实做人，不要做装B青年
    在代码中，我需要在一个library和一个daemon之间通过socket传送数据包，包的格式定义如下（为了简化，我就用最简单的数据类型举例）：

    1. typedef struct {
    2. int head;
    3. int size; //指明整个包的长度
    4. char reply;
    5. char data[0];
    6. } packet;
    7. ?
    8. packet* cmd = malloc (sizeof(packet) + 20);
    9. memcpy (packet->data, some_data, 20); 复制代码
       
       daemon将上面分配的cmd包发送给library，library接收到包后，需要将data字段中的数据取出来。size指明了整个包的长度，但没有字段指明数据的长度。我需要这么一个指明数据长度的字段吗？作为一个装B青年，我认为当然不需要，于是我这样来计算数据的长度：

       ?

       ?

       1. #define offsetof(type, element) ((int)&((type *)0)->element)
       2. static inline size_t packet_data_len(packet* cmd) {
       3. assert(cmd);
       4. return cmd->size - offsetof(packet, data);
       5. }
       6. ?
       7. memcpy (buffer_to_receive_data, cmd->data, packet_data_len (cmd)); 复制代码
          
          于是乎，这段程序成功的给我带来了无数的bug，莫名奇妙的segfault，奇怪的数据错误，还是有部分时间的正常工作。当然，最终我还是找到了问题：
          sizeof (packet) == 12;
          这是合理的，char reply被padding成了4个字节，而char data[0]字节为0。
          但，offsetof(packet, data) == 9，在计算偏移时，char reply为一个字节，没有padding。
          所以packet_data_len每次都会返回比真实的数据多3个字节 ……
          
          最后我还是老老实实加了个data_len字段指明数据的长度。
          

          ?