如何求结构体成员的偏移地址 || 结构体的 sizeof 总结

来源:互联网 发布:js获取节点的方法 编辑:程序博客网 时间:2024/03/30 15:29

C 语言中允许将值为 0 的变量强制转换成任一类型的指针,转换结果是一个NULL指针;

(type*)0 // 一个 type 类型的NULL指针

用这个指针访问结构体内的成员是非法的,但是

&(((type*)0)->field)

是为了计算 field 的地址 ,编译器不会产生访问 field 的代码,只会根据 type 的布局和起始地址在编译期计算这个地址(常量)。而又因为初始地址为 0,故该地址的值就是该结构体成员相对于结构体基址的偏移。

(size_t)&(((type*)0)->field)

结构体的 sizeof 的相关知识:
对 32 位操作系统,默认按 4 字节对齐;
sizeof(union),结果是 union 占用内存最大成员的大小(各成员共享内存)

编译器是按照什么样的原则进行对齐的?

  • 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类型,其自身对齐值为4,对于double类型其自身对齐值为8,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。

  • 5.对齐后的长度必须是成员中最大的对齐参数的整数倍
#include <iostream>using namespace std;#define ISUNSIGNED(x) ((x > 0) && (~x > 0))#define OffSet(type, field) ((size_t)&(((type*)0)->field))int main(){    struct A{        char a;        int b;        float c;        double d;        char e;        union B{            char f[100];            struct C{                int g[50];            } h;        }i;        bool j;    } s;    cout << sizeof(A) << endl; // 232    cout << "a 的起始偏移:"<< OffSet(A, a) << endl; // 0    cout << "b 的起始偏移:"<< OffSet(A, b) << endl; // 4    cout << "c 的起始偏移:"<< OffSet(A, c) << endl; // 8    cout << "d 的起始偏移:"<< OffSet(A, d) << endl; // 16    cout << "e 的起始偏移:"<< OffSet(A, e) << endl; // 24    cout << "i 的起始偏移:"<< OffSet(A, i) << endl; // 28    cout << "j 的起始偏移:"<< OffSet(A, j) << endl; // 228    int p = 1;    unsigned int q = 1;    cout << p << " " << ~p << endl; // 1 -2    cout << q << " " << ~q << endl; // 1 4294967294    cout << "p是否是无符号数:" << ISUNSIGNED(p) << endl; // 0    cout << "q是否是无符号数:" << ISUNSIGNED(q) << endl; // 1    return 0;}

以上结构体分析:

struct A{        char a;        int b;        float c;        double d;        char e;        union B{            char f[100];            struct C{                int g[50];            } h;        }i;        bool j;    } s;
  • 结构体 A 的自身对齐值为最大的成员的自身对齐值,为 8 (double d), 注意内部结构体 C 的最大对齐值是 4 (int),Union B 最大对齐值是 4 (int);
  • 成员char a 的本身对齐值是 1,结构体对齐值是 8,按 1 字节对齐;
  • 成员 int b 的 本身对齐值是 4,结构体对齐值是 8,按 4 字节对齐,它的起始偏移地址为 4;
  • 成员 float c 的 本身对齐值是 4,结构体对齐值是 8,按 4 字节对齐,它的起始偏移地址为 8;
  • 成员 double d 的 本身对齐值是 8,结构体对齐值是 8,按 8 字节对齐,它的起始偏移地址为 16;
  • 成员 char e 的 本身对齐值是 1,结构体对齐值是 8,按 1 字节对齐,它的起始偏移地址为 24;(16+8)
  • 成员 Union B i 的 本身对齐值是 4,结构体对齐值是 8,按 4 字节对齐,它的起始偏移地址为 28;
  • 成员 bool j 的 本身对齐值是 1,结构体对齐值是 8,按 1 字节对齐,它的起始偏移地址为 228 ;(28+200)
  • 结构体对齐值是 8, 因此结构体 A 的大小为 232 (228+1 补齐成 8 的倍数)

一个成员在内存中补位所占的内存,决定于该成员之后的成员类型。

参考:《程序员笔试面试宝典》

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