结构体(对齐规则及举例)
2019-12-27

概念

    一种数据结构;C语言中聚合数据类型的一类;可以被声明为变量、数组、指针等,用以实现比较复杂的数据结构;是一系列元素的集合,这些元素被称为结构体成员;结构体成员需要用结构体名访问。

结构体声明

struct A{ //struct是关键字, A是结构体标志 int a; //a,b是结构体成员列表 char b;}s1; //s1是结构体变量

注意事项:

一般情况下,声明出现三个部分的两个部分即可(标志或者变量可省略)结构体可以包含其他结构体,也可以包含指向自己的指针结构体互相包含时,需要对其中一个进行不完整声明

结构体对齐规则

计算结构体大小不是元素单纯相加;32位CPU取四个字节比一个字节更高效方便;若每个元素首地址都是4的整数倍,取数据元素就能更高效方便;每个特定平台上编译器都有自己的默认的对齐系数(对齐模数),可通过编译命令来改变这一系数;#pragma pack(n);//n=1,2,4,8,16,其中n就是你想要指定的系数。一般情况下32位默认4字节对齐。

对齐原因

    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的任意数据,某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据的,否则抛出硬件异常。

    性能原因数据结构(尤其是栈),应该尽可能在自然边界上对齐,因为在访问为对齐的内存时,处理器需要访问两次,而对齐的内存处理器只需要访问一次。

对齐规则

    第一个成员在与结构体变量偏移量(offset)为0的地址处。其他成员变量要对齐到对齐数的整数倍的地址处。
      对齐数 = 对齐系数 与 该成员大小的较小值。#pragma pack(n);中的n就是对齐系数。VS中默认的值为8;linux中的默认值为4。
    结构体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。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。

举例说明对齐原则

1.下面的结构体大小分别是多大(假设32位机器)?struct A {char a; //1char b; //1char c; //1};//进行整体对齐,最大类型为1<对齐系数4,按1整体对齐,所以1+1+1=3 struct B {int a; //4char b; //1short c;//2};//进行整体对齐,最大类型为4=对齐系数4,所以按4整体对齐4 1+2=3<4 对齐4 所以4+4=8 struct C {char b; //1int a; //4short c;//2};//进行整体对齐,最大类型为4=对齐系数4,所以按4整体对齐 1<4(对齐4) 4=4 2<4(对齐4) 所以4+4+4=12 #pragma pack(2)struct D {char b; //1int a; //4short c;//2};//进行整体对齐,最大类型为4>对齐系数n(2),所以按2整体对齐 1<2(对齐2)4>2(2的倍数) 2=2 所以2+4+2=8 答案及解析:3 8 12 82. 有一个如下的结构体:struct A{ long a1; short a2; int a3; int *a4;};请问在64位编译器下用sizeof(struct A)计算出的大小是多少?24281618答案及解析:2464位编译器下:指针8字节(一定不能忘记),题目不说默认4字节对齐long a1; //8 short a2; //2 8+2=10(不是4的倍数)对齐到4的倍数12 int a3; //4 4+12=16(4的倍数) int *a4; //8 8+16=24(4的倍数)3.在32位cpu上选择缺省对齐的情况下,有如下结构体定义:struct A{    unsigned a : 19;    unsigned b : 11;    unsigned c : 4;    unsigned d : 29;    char index;};则sizeof(struct A)的值为()9121620答案及解析16题目不说,默认4字节对齐19+11=30<32bit 44+29=33>32bit 4+41byte=8bit 1 对齐到 44+4+4+4=16

C++中的结构体struct---类

在C++中struct是对于C语言中struct的扩展,因为C++是面向对象的语言,可以描述对象的行为,所以在C++中struct内可以放函数,从而就具有类的功能,但又和class有一定的区别。

class和struct的区别

class默认成员是私有的private,struct默认成员是公有的publicclass继承默认是私有的private,struct继承默认是公有的publicC++中结构体可以不要struct关键字,C语言中除了typedef定义别名之外是必须要struct关键字。