联合体、结构体的一些整理

来源：互联网发布：软件开发质量管理编辑：程序博客网时间：2024/05/11 13:07

联合体：

采用Little-endian模式的CPU对操作数的存放方式是从低字节到高字节，而Big-endian模式对操作数的存放方式是从高字节到低字节。例如，16bit宽的数0x1234在Little- endian模式CPU内存中的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为：
内存地址存放内容
0x4000 0x34
0x4001 0x12
而在Big-endian模式CPU内存中的存放方式则为：
内存地址存放内容
0x4000 0x12
0x4001 0x34

main()
{
union{
inti;
struct{
charfirst;
charsecond;
}half;
}number;
number.i=0x4241;
number.half.first = 0x41, number.half.second = 0x42
number.half.first='a';
number.half.second='b';
number.i = 0x6261
}
number.i 和 number.half 共用一块内存空间，内存大小为两者中较大的内存大小。

结构体：

结构中的变量按照类型大小从大到小或者从小到大顺序声明 , 尽量减少中间的填补空间

1为什么要进行字节对齐

看下面的数据结构声明:

struct A

char c;

int i;

};

struct A a;

假设变量a存放在内存中的起始地址为0x00，那么其成员变量c的起始地址为0x00，如果不考虑字节对齐成员变量i的起始地址为0x01，变量a一共占用了5个字节。如若CPU要对成员变量i进行访问，那么情况就变得有点复杂了，首先CPU用了一个读周期，从0x00处读取了4个字节(注意由于是32位架构)，然后将0x01-0x03的3个字节暂存，接着又花费了一个读周期读取了从0x04-0x07的4字节数据，将0x04这个字节与刚刚暂存的3个字节进行拼接从而读取到成员变量i的值。为了读取这个成员变量i，CPU花费了整整2个读周期。试想一下，如果数据成员i的起始地址被放在了0x04处，那么读取其所花费的周期就变成了1，显然引入字节对齐可以避免读取效率的下降，但这同时也浪费了3个字节的空间(0x01-0x03)。这也是空间和时间的博弈。

2 先让我们看四个重要的基本概念：
1.数据类型自身的对齐值：
：对于char型数据，其自身对齐值为1，对于short型为2，对于int,float,double类型，其自身对齐值为4，系统会给数组一个元素一个元素的分配内存空间，单位字节。
2.结构体或者类的自身对齐值：

：其成员中自身对齐值最大的那个值。
3.指定对齐值：

：#pragma pack(value)时的指定对齐值value。
4.数据成员、结构体和类的有效对齐值：

：自身对齐值和指定对齐值中小的那个值。

有效对齐N，就是表示“对齐在N上”，也就是说该数据的"存放起始地址%N=0"。.而数据结构中的数据变量都是按定义的先后顺序来排放的。

例：假设在x86机器上，假设编译器按默认4字节进行对齐。

struct A

char c;

   int i;

   short s;

};

首先来看sizeof(struct A)，假设A的起始地址为0x00，做这样的假设只是为了更方便理解，其实A始终被放在对齐边界上。
    数据成员c的自身对齐值=1，指定对齐值=4，所以其有效对齐值为1，因0x00%1==0，所以它被存放在0x00处；数据成员i的自身对齐值=4，指定对齐值=4，可得出其有效对齐值为4，因0x01%4 != 0，因此它应该被存放在0x04地址处，并占用0x05,0x06,0x07共4个字节；接下来看数据成员s的自身对齐值=2，指定对齐值=4，得出有效对齐值为2，因0x08%2 == 0，因此它被存放在起始地址为0x08处，并占用2字节；最后再看数据结构A自身的对齐值=4(最大数据成员自身对齐值)，指定对齐值=4，得有效对齐值为4，对于结构体或者类，要将它们补充成其有效对齐值的整数倍，这点请千万注意)。由此可见sizeof(struct A)的结果应该是=1+3(空闲空间)+4+2+2(结构体补充)=12字节