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结构体内存对齐和大小端

程序员文章站 2022-03-21 23:49:54
...

结构体怎么对齐?

1.第一个成员与结构体变量偏移量为0的地址处开始数

2.其他成员变量要对齐到某个数字(对齐数)的整数倍的地址处

注意:对齐数,VS中是8,linux中是4

3.结构体的总大小为最大对齐数(每个成员变量除了第一个成员都有一个对齐数 )的整数倍

4.如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的 整数倍处,结构体的整体大小就是所有最大对齐数

(含嵌套结构体的 对齐数)的整数倍

例子:运行环境(VS2013,win10)

//进行整体对齐,最大类型为1<对齐数4,按1整体对齐,所以1+1+1=3
struct x
{
	char a;//1
	char b;//1
	char c;//1
};
//进行整体对齐,最大类型为4=对齐数4,按4整体对齐,1+2<4,所以4+4=8
struct y
{
	int a;//4
	char b;//1
	short c;//2
};
//进行整体对齐,最大类型为4=对齐数4,按4整体对齐,1<4,2<4,所以4+4+4=12
struct z
{
	char a;//1
	int b;//4
	short c;//2
};
//进行整体对齐,最大类型为8>对齐数4,按8整体对齐,1+2<4,所以8+8+8=24
struct k
{
	char a;//1
	double b;//8
	short c;//2
};

其运行结果如下图:

      结构体内存对齐和大小端       

嵌套结构体的情况

struct x
{
    double a;
    int b;
    char c;
};
struct y
{
    char a;   
    struct x b;  //按16对齐
    double c;   //    
};  

得到y的大小为32

如何让结构体按照指定的对齐参数进行对齐?   

     1.使用(# pragma pack())

     2.按Alt+f7 自行去编译器设置

例子:

# pragma pack(2)   
struct d{
	char a; // 1  
	long  long b; // 8    
	short c; // 2   
};

        结构体d的大小为12,2字节对齐     

为什么要进行内存对齐?

 原因:1.平台原因(移植原因):不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意 数据的,某些硬件平台只能在

                     某些地址处取某些特定类型的数据,否则会抛出硬件异常。

            2.性能原因:经过内存对齐后,CPU的内存访问速度大大提升    cpu访问内存就是读取字节数的整数倍

如何知道结构体中某个成员相对于结构体起始位置的偏移量?

    printf("%d\n",offsetof(A, c));  offsetof,该宏用于求结构体中一个成员在结构体中的偏移量。

什么是大小端?如何测试某台机器是大端还是小端

 大小端概念:

小端:低位字节序的内容放在低地址处,高位字节序内容放在高地址处

 大端:低位字节序的内容放在高地址处,高位字节序内容放在低地址处

例子:

结构体内存对齐和大小端

看了这个例子,一定会有这样的疑问:应该是00 00 00 01,为什么会是这样的

    vs2013是小端存储

结构体内存对齐和大小端

如何测试大小端

1.利用公用体(联合union)(常用)

int Check_sys()
{
	union Un
	{
		char a;
		int b;
	}un;
	un.b = 1;
	return un.a;
}
int main()
{
	int ret = Check_sys();
	if (1 == ret)
	{
		printf("当前模式为小端存储\n");
	}
	else
	{
		printf("当前模式为大端存储\n");
	}
	system("pause");
	return 0;
}

结构体内存对齐和大小端

为什么要用公用体来检测大小端?

    这是因为公用体特殊的底层结构,下面是公用体的模型

结构体内存对齐和大小端

由图可以看出:char a和int b公用同一块空间,我们给b赋1,然后返回a,如果返回值是1,就是小端存储

2.利用指针

    字符型指针每次偏移一个字节,利用这个特性可以来检查大小端

int main()
{
	int a = 1;
	char* p = (char*)&a;
	if (1 == *p)
	{
		printf("小端存储\n");
	}
	else
	{
		printf("大端存储\n");
	}
	system("pause");
	return 0;
}

 

相关标签: C