【详解】结构体的内存对齐(每步配图)

目录

引言:

为什么存在结构体内存对齐?

结构体内存对齐规则:

练习一:

测试代码:

结果如下:

第二个练习:结构体的嵌套问题

测试代码:

代码结果如下:

两个关于结构体的易错点:

第一个易错点:

第二个易错点:结构的⾃引⽤

解决方法:

结语:


引言:

今天我们就要来学习一下考试经常考察的结构体内存对齐问题,相信有很多同学都被这个问题恶心过🤢,不过没有关系今天我会给你们讲清楚的,请各位系好安全带,我们要开始出发啦😃

为什么存在结构体内存对齐?

大部分的参考资料都是这样说的:

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,否则抛出硬件异常。

2. 性能原因:

数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于,为了访问未对齐的内存,处理器需要作两次内存访问;而对齐的内存访问仅需要⼀次访问。假设一个处理器总是从内存中取8个字节,则地址必须是8的倍数。如果我们能保证将所有的double类型的数据的地址都对齐成8的倍数,那么就可以用一个内存操作来读或者写值了。否则,我们可能需要执行两次内存访问,因为对象可能被分放在两个8字节内存块中。

总体来说:结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。 

介绍完原因后,接下来是结构体内存对齐的规则(重中之重,这里一定要弄懂啊!!!)

结构体内存对齐规则:

1.结构体的第⼀个成员对⻬到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处

2. 其他成员变量要对⻬到某个数字(对⻬数)的整数倍(0,1,2...)的地址处。

对⻬数=编译器默认的⼀个对⻬数与该成员变量⼤⼩的较⼩值。

- VS 中默认的值为 8

- Linux中 gcc 没有默认对⻬数,对⻬数就是成员⾃⾝的⼤⼩

3. 结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数(结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数,所有对⻬数中最⼤的)的整数倍。

4. 如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处,结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数(含嵌套结构体中成员的对⻬数)的整数倍。 

接下来为了帮助大家理解下面我给出几个实例大家可以自己手算

练习一:

因为c1是char类型1个字符,系统给的对齐数为8,和1相比取小的,c1的对齐数为min(1,8)所以在哪开始都可以,i是int类型4个字节要从它的整数倍开始,所以只能从min(4,8)开始,c2在哪都可以开始,最后不要忘了第三点结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数(结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数,所有对⻬数中最⼤的)的整数倍。这里特别注意是总大小,不是最大下标,是最大下标加一。故最后下标到11位置,图解如下:

c1用蓝色表示,浪费的地址为白色,i为红色,c2为绿色

测试代码:

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
int main()
{int t = sizeof(struct S1);printf("%d", t);
}

结果如下:

第二个练习:结构体的嵌套问题

解决这个问题后,大家结构体内存对齐问题就没有问题啦,大家快快算算看🙌

//练习2-结构体嵌套问题
struct S3
{
    double d;
    char c;
    int i;
};
struct S4
{
    char c1;
    struct S3 s3;
    double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));

解释如下:c1跳过,既然要计算s3,那么我们就要返回S3中,先算s3的内存占多大,d为double类型8个字节min(8,8),0是8的整数倍,c随便,i对齐数为min(4,8),9不是4的倍数,故跳到12,最后算下来s3占的字节数为16图解如下。

计算完s3,我们终于可以计算s4了,s3的填入看看我们对齐规则的第四点:4. 如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处,结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数(含嵌套结构体中成员的对⻬数)的整数倍。在本题结构体成员的成员中最大对齐数为d的8,故s3的对齐数为8,d为min(8,8),最后别忘了,第三点:3. 结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数(结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数,所有对齐数中最⼤的)的整数倍。

总图解如下:(c1蓝色,s3绿色,d红色,白色为浪费空间)

测试代码:

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
//练习4-结构体嵌套问题
struct S3
{double d;char c;int i;
};
struct S4
{char c1;struct S3 s3;double d;
};
int main()
{printf("%d\n", sizeof(struct S4));return 0;
}

代码结果如下:

补充一个小知识:编译器的默认对齐数是可以自己修改的,c语言就是这么霸道

#pragma这个预处理指令,可以修改编译器的默认对齐数。用法如下:要加一个pack()

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#pragma pack(1)//设置默认对⻬数为1
struct S
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的对⻬数,还原为默认
int main()
{//输出的结果是什么?printf("%d\n", sizeof(struct S));return 0;
}

到这我就已经把结构体的对齐给你讲清楚了(大家一定要自己算算),考试遇到直接给它喵了!!!

两个关于结构体的易错点:

关于结构体为了防止大家出错,这里我给大家总结出来两个易错点供大家参考,大家看看自己有没有遇到这些情况,遇到了又该如何解决呢?下面我将带大家避免掉入这些坑。

第一个易错点:

大家先看看下面这个代码合不合法

struct
{int a;char b;float c;
}x;
struct
{int a;char b;float c;
}a[20], * p;
//下面这个合法吗
*p = x;

我们可以看到这是因为没有给结构体命名导致的争议,其实这是非法的,因为这两个结构体是不同的🙅‍,也就是说这两个结构体不是同一个类型的,所以匿名的结构体类型,如果没有对结构体类型重命名的话,基本上只能使用一次。

第二个易错点:结构的⾃引⽤

下面这个代码合法吗?🐱‍🏍

如果正确的话那么sizeof(struct Node)的值是多少?

很明显这是非法的,因为这样sizeof(struct Node)的值是无穷的,就好像递归没有出口一样

正确引用如下:

我们可以看到这就是类似链表洛

struct Node
{
    int data;
    struct Node* next;
};

解决方法:

定义结构体不要使用匿名结构体了(好习惯要记住哟!!!)

结语:

其实写博客不仅仅是为了教大家,同时这也有利于我巩固自己的知识点,和一个学习的总结,由于作者水平有限,对文章有任何问题的还请指出,接受大家的批评,让我改进,如果大家有所收获的话还请不要吝啬你们的点赞收藏和关注,这可以激励我写出更加优秀的文章。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/618075.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

GO-掌握代码的灵活之道:探索反射、接口和函数回调的替代方案

GO-掌握代码的灵活之道&#xff1a;探索反射、接口和函数回调的替代方案 Go语言提供了反射&#xff08;reflection&#xff09;的机制&#xff0c;使得程序在运行时可以动态地检查类型信息、调用方法和修改变量的值。反射在一些需要处理未知类型的情况下非常有用&#xff0c;比…

【JUC】JAVA线程小结

Java线程 前言——阅读10-20分钟&#x1f386;1.创建和运行线程ThreadRunableFutureTask多个线程运行方式 &#x1f4e3;2.不同操作系统查看进程线程的方法windowslinuxJava命令行 &#x1f680;3.java线程运行原理栈与栈帧线程上下文切换&#xff08;Thread Context Switch&am…

突然就爆火了!一张“旧纸”卖45元,这是什么操作?

没想到&#xff0c;一张“旧纸”竟然能卖到45元&#xff01;这可真是让人大跌眼镜。最近&#xff0c;有网友发现2024年的公历日历和1996年的完全一样。于是&#xff0c;网络上就掀起了一股“买本旧日历过新年”的热潮。那些挂出1996年老日历的卖家们&#xff0c;简直就像捡到了…

《 乱弹篇(二)》

题记 昨&#xff08;2024年1月12日&#xff09;天&#xff0c;既然笔者因感到写时评文力不从心&#xff0c;新辟一专栏《乱弹篇》&#xff0c;开始了“ 东西南北&#xff0c;古今中外&#xff0c;谈而不乱&#xff0c;抒怀而已”的写作路径&#xff0c;就要走下去&#xff0c;…

Windows使用(版本8.11)ElasticSearch、elasticsearch-head、kibana

下载安装引用这篇文章 目录 1、ES基本知识核心术语核心概念倒排索引ES字典树ES怎么保证读写一致 2、Window启动ES步骤elasticsearch-8.11.3elasticsearch-head-masterkibana-8.11.3 3、Kibana 调用ES API示例 1、ES基本知识 核心术语 ● 索引&#xff1a;index &#xff08;相…

Debezium发布历史64

原文地址&#xff1a; https://debezium.io/blog/2019/07/12/streaming-cassandra-at-wepay-part-1/ 欢迎关注留言&#xff0c;我是收集整理小能手&#xff0c;工具翻译&#xff0c;仅供参考&#xff0c;笔芯笔芯. 在 WePay 上流式传输 Cassandra - 第 1 部分 七月 12, 2019 …

yaml读取参数介绍

安装Yaml第三方库 主要是介绍对应的命令如下所示【以下命令都可&#xff0c;选一个即可】 pip install pyyaml conda install pyyamlyaml文件介绍 yaml读取文件具体可以参考对应default.yaml文件【在下文文件案例给出】&#xff0c;具体形式如下所示。yaml对大小写和缩进敏感&a…

MathType绝对是我数学编辑的首选工具!

去年&#xff0c;微软曾说&#xff0c;要去掉Office里的公式编辑器&#xff0c;建议用户使用MathType编辑公式。目前Office用户可以到微软官网安装MathType的插件&#xff0c;现在免费使用&#xff0c;以后要收费。Word里安装这个插件以后&#xff0c;就会出现MathType的菜单。…

Spark避坑系列一(基础知识)

大家想了解更多大数据相关内容请移驾我的课堂: 大数据相关课程 剖析及实践企业级大数据 数据架构规划设计 大厂架构师知识梳理:剖析及实践数据建模 剖析及实践数据资产运营平台 Spark作为大数据领域离线计算的王者,在分布式数据处理计算领域有着极高的处理效率,而Python作为…

Camunda Sub Process

一&#xff1a;内嵌子流程 repositoryService.createDeployment().name("内嵌子流程").addClasspathResource("bpmn/embed_sub_process.bpmn").deploy(); identityService.setAuthenticatedUserId("huihui"); ProcessInstance processInstance …

2023年最严重的10起0Day漏洞攻击事件

根据谷歌公司威胁分析小组去年 7 月发布的报告显示&#xff0c;2022 年全球共有 41 个 0day 漏洞被利用和披露。而研究人员普遍认为&#xff0c;2023 年被利用的 0Day 漏洞数量会比 2022 年更高&#xff0c;这些危险的漏洞被广泛用于商业间谍活动、网络攻击活动以及数据勒索攻击…

汽车级线性电压稳压器LM317MBSTT3G:新能源汽车的理想之选

LM317MBSTT3G是一款可调三端子正向线性稳压器&#xff0c;能够在 1.2 V 至 37 V 的输出电压范围内提供 500 mA 以上的电流。此线性电压稳压器使用非常简便&#xff0c;仅需两个外部电阻即可设置输出电压。另外&#xff0c;它采用内部电流限制、高温关断和安全区域补偿&#xff…

面试150-61(Leetcode138随机链表的复制)

代码&#xff1a; /* // Definition for a Node. class Node {int val;Node next;Node random;public Node(int val) {this.val val;this.next null;this.random null;} } */class Solution {public Node copyRandomList(Node head) {if(headnull)return null;Node n1 new…

whistle代理+mock轻松解决“页面端“测试接口没数据难题

0、whistle是什么&#xff1f;怎么用&#xff1f; 自行百度&#xff0c;此处不再赘述&#xff01; 1、示例演示&#xff08;交易订单测试&#xff09; 背景和痛点最近在测试一个小需求&#xff0c;需要涉及订单侧服务商品库侧服务库存侧服务财务侧线下交易服务。痛点主要在订…

ISO9001 质量体系认证对企业有什么好处?

ISO 9001质量体系认证对企业有许多潜在的好处&#xff0c;这些好处有助于提升企业的内部运作效率、客户满意度以及市场竞争力。以下是ISO 9001认证的一些主要好处&#xff1a; 1. 提高质量管理水平&#xff1a;ISO 9001要求企业建立一套完整的质量管理体系&#xff0c;这套体系…

redis夯实之路-键过期与发布订阅详解

设置键的生存时间或过期时间 Setex&#xff08;单位s&#xff09;&#xff0c;expire&#xff08;s&#xff09;&#xff0c;pexpire&#xff08;ms&#xff09;可以设置键的生存时间&#xff0c; Expirate&#xff0c;pexpirate设置键的过期时间&#xff08;timestamp的时间…

Spark 读excel报错,scala.MatchError

Spark3详细报错: scala.MatchError: Map(treatemptyvaluesasnulls -> true, location -> viewfs://path.xlsx, inferschema -> false, addcolorcolumns -> true, header -> true) (of class org.apache.spark.sql.catalyst.util.CaseInsensitiveMap)scala代码…

嵌入式培训机构四个月实训课程笔记(完整版)-Linux网络编程第三天-UDP编程(物联技术666)

技术咨询:wulianjishu666 上午:UDP网络编程 下午:UDP聊天程序的设计、select超时控制 教学内容: 1、udp和tcp都是在传输层上的协议,它们的区别 UDP协议与TCP协议的差异: TCP:面向连接,可靠 UDP:无连接,不可靠 ----------------------- UDP协议的优势: 支持…

openssl3.2 - 官方demo学习 - client-conf.c

文章目录 openssl3.2 - 官方demo学习 - client-conf.c笔记client-conf.c配置文件格式 - connect.cnf备注END openssl3.2 - 官方demo学习 - client-conf.c 笔记 client-conf.c client-arg.c是从命令行参数中得到TLS服务器ip/port. client-conf.c 从配置文件中读取TLS服务器ip…

【降龙算法】基于QT插件机制实现一个机器视觉算法小框架

机器视觉行业有各种各样的拖拉拽框架&#xff0c;也叫做低代码平台&#xff0c;例如国内海康的VisionMaster&#xff1a; 一个机器视觉框架需要包含各种算法模块&#xff0c;日志窗口&#xff0c;图像显示窗口等等&#xff0c;【降龙算法】就是做了一个入门级的机器视觉算法框…