C語(yǔ)言中結(jié)構(gòu)體怎么與內(nèi)存對(duì)齊

本篇內(nèi)容介紹了“C語(yǔ)言中結(jié)構(gòu)體怎么與內(nèi)存對(duì)齊”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

1.結(jié)構(gòu)體類型

C語(yǔ)言中的2種類型：原生類型和自定義類型，結(jié)構(gòu)體類型是一種自定義類型。

2.結(jié)構(gòu)體使用時(shí)先定義結(jié)構(gòu)體類型再用類型定義變量

-> 結(jié)構(gòu)體定義時(shí)需要先定義結(jié)構(gòu)體類型，然后再用類型來(lái)定義變量。

-> 也可以在定義結(jié)構(gòu)體類型的同時(shí)定義結(jié)構(gòu)體變量。

// 定義類型
struct people
{
 char name[20];
 int age;
};
 
// 定義類型的同時(shí)定義變量。
struct student
{
 char name[20];
 int age;
}s1;
 
// 將類型struct student重命名為s1，s1是一個(gè)類型名，不是變量
typedef struct student
{
 char name[20];
 int age;
}s1;

3.從數(shù)組到結(jié)構(gòu)體的進(jìn)步之處

-> 結(jié)構(gòu)體可以認(rèn)為是從數(shù)組發(fā)展而來(lái)的。

-> 數(shù)組有2個(gè)明顯的缺陷：第一個(gè)是定義時(shí)必須明確給出大小，且這個(gè)大小在以后不能再更改；第二個(gè)是數(shù)組要求所有的元素的類型必須一致。

-> 結(jié)構(gòu)體是用來(lái)解決數(shù)組的第二個(gè)缺陷的，可以將結(jié)構(gòu)體理解為一個(gè)其中元素類型可以不相同的數(shù)組。

4.結(jié)構(gòu)體變量中的元素如何訪問(wèn)？

-> 數(shù)組中元素的訪問(wèn)方式：表面上有2種方式（數(shù)組下標(biāo)方式和指針?lè)绞剑粚?shí)質(zhì)上都是指針?lè)绞皆L問(wèn)。

-> 結(jié)構(gòu)體變量中的元素訪問(wèn)方式：只有一種，用 . 或者->的方式來(lái)訪問(wèn)。

struct score
{
 int a;
 int b;
 int c;
};
 
struct myStruct
{
 int a;   // 4 
 double b;  // 8
 char c;
};
 
int  main()
{
 struct myStruct s1;
 s1.a = 12;        // int *p = (int *)&s1; *p = 12;
 s1.b = 4.4;       // double *p = (double *)(&s1 + 4); *p = 4.4;
 s1.c = 'a';      // char *p = (char *)((int)&s1 + 12); *p = 'a';
 
 int a[3];  // 3個(gè)學(xué)生的成績(jī)，數(shù)組方式
 score s;  // 3個(gè)學(xué)生的成績(jī)，結(jié)構(gòu)體的方式
 
 s.a = 12;  // 編譯器在內(nèi)部還是轉(zhuǎn)成指針式訪問(wèn) int *p = s; *(p+0) = 12;
 s.b = 44;  // int *p = s; *(p+1) = 44;
 s.c = 64;  // int *p = s; *(p+2) = 44;
}

5.結(jié)構(gòu)體的對(duì)齊訪問(wèn)

什么是結(jié)構(gòu)體對(duì)齊訪問(wèn):

//定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體
struct s
{
 char c;   //     c實(shí)際占4字節(jié)，而不是1字節(jié)
 int b;   // 4
};
 
int main(void)
{
 struct s s1;
 s1.c = 't';
 s1.b = 12;
 
 char *p1 = (char *)(&s1);
 printf("*p1 = %c.\n", *p1);   // t
 
 int *p2 = (int *)((int)&s1 + 1);  
 printf("*p2 = %d.\n", *p2);   // 201852036.得到一個(gè)奇怪的數(shù)字
 
 int *p3 = (int *)((int)&s1 + 4);  
 printf("*p3 = %d.\n", *p3);   // 12.
 
 
 printf("sizeof(struct s) = %d.\n", sizeof(struct s)); 結(jié)果是8
 
 return 0;
 
}

6.結(jié)構(gòu)體為何要對(duì)齊訪問(wèn)

-> 結(jié)構(gòu)體中元素對(duì)齊訪問(wèn)主要原因是為了配合硬件，也就是說(shuō)硬件本身有物理上的限制，如果對(duì)齊排布和訪問(wèn)會(huì)提高效率，否則會(huì)大大降低效率。

-> 對(duì)比對(duì)齊訪問(wèn)和不對(duì)齊訪問(wèn)：對(duì)齊訪問(wèn)犧牲了內(nèi)存空間，換取了速度性能；而非對(duì)齊訪問(wèn)犧牲了訪問(wèn)速度性能，換取了內(nèi)存空間的完全利用。

7.結(jié)構(gòu)體對(duì)齊實(shí)例

struct mystruct1
{     // 1字節(jié)對(duì)齊     4字節(jié)對(duì)齊
    int a;   // 4   4
    char b;   // 1   2(1+1)
    short c;  // 2   2
};
 
int main()
{
 printf("sizeof(struct mystruct1) = %d.\n", sizeof(struct mystruct1));       //   8
 return 0;
}

分析：首先是整個(gè)結(jié)構(gòu)體，整個(gè)結(jié)構(gòu)體變量4字節(jié)對(duì)齊是由編譯器保證的，我們不用操心。 第一個(gè)元素a，a的開(kāi)始地址就是整個(gè)結(jié)構(gòu)體的開(kāi)始地址，所以自然是4字節(jié)對(duì)齊的。但是a的結(jié)束地址要由下一個(gè)元素說(shuō)了算。第二個(gè)元素b，因?yàn)樯弦粋€(gè)元素a本身占4字節(jié)，本身就是對(duì)齊的。所以留給b的開(kāi)始地址也是4字節(jié)對(duì)齊地址，所以b可以直接放。 b的起始地址定了后，結(jié)束地址不能定（因?yàn)榭赡苄枰畛洌?，結(jié)束地址要看下一個(gè)元素來(lái)定。然后是第三個(gè)元素c，short類型需要2字節(jié)對(duì)齊（short類型元素必須放在類似0，2，4，8這樣的地址處，不能放在1，3這樣的奇數(shù)地址處），因此c不能緊挨著b來(lái)存放，解決方案是在b之后添加1 字節(jié)的填，然后再開(kāi)始放c。c放完之后還沒(méi)結(jié)束， 當(dāng)整個(gè)結(jié)構(gòu)體的所有元素都對(duì)齊存放后，還沒(méi)結(jié)束，因?yàn)檎麄€(gè)結(jié)構(gòu)體大小還要是4的整數(shù)倍。

typedef struct mystruct2
{					// 1字節(jié)對(duì)齊  	4字節(jié)對(duì)齊
    char a;			// 1			4(1+3)
    int b;			// 4			4
    short c;		// 2			4(2+2)
}MyS2;
 
int main()
{
	printf("sizeof(struct mystruct2) = %d.\n", sizeof(struct mystruct2));   //12
	return 0;
}

struct mystruct1
{            //1字節(jié)對(duì)齊    4字節(jié)對(duì)齊
    int a;          // 4       4
    char b;          // 1       2(1+1)
    short c;         // 2       2
};
 
typedef struct myStruct5
{       // 1字節(jié)對(duì)齊    4字節(jié)對(duì)齊
    int a;     // 4   4
    struct mystruct1 s1; // 7   8
    double b;    // 8   8
    int c;     // 4   4 
}MyS5;
 
int main()
{
 printf("sizeof(struct mystruct5) = %d.\n", sizeof(MyS5));  //24
 return 0;
}

struct stu
{       // 1字節(jié)對(duì)齊     4字節(jié)對(duì)齊
 char sex;    // 1   4(1+3)
 int length;    // 4   4
 char name[10];   // 10   12(10+2)
};
 
 
int main()
{
 printf("sizeof(struct stu) = %d.\n", sizeof(struct stu));  //20
 return 0;
}

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