 点击加载图片 博客昵称：博客小梦 最喜欢的座右铭：全神贯注的上吧！！！ 作者简介：一名热爱C/C++，算法等技术、喜爱运动、热爱K歌、敢于追梦的小博主！ 博主小留言：哈喽！各位CSDN的uu们，我是你的博客好友小梦，希望我的文章可以给您带来一定的帮助，话不多说，文章推上！欢迎大家在评论区唠嗑指正，觉得好的话别忘了一键三连哦！  点击加载图片 前言 哈喽各位友友们，我今天又学到了很多有趣的知识，现在迫不及待的想和大家分享一下！我仅已此文，和大家分享你是真的“C”——结构体中的精髓剖析[内存对齐]+[位段]。都是精华内容，可不要错过哟！！！ 结构体，属于一种自定义的结构体类型。是对于我们内置数据类型的一个补充，它的应用是非常广的。想必大家在学校已经学习了对结构体有了一定的了解，你以为你已经掌握了。其实，你只是初识了一下结构体而已。你听说过结构体内存对齐吗？听说过位段吗？我相信大家都听说过游戏中的段位~如果没有，那就说明你还没有真真了解结构体。废话不多说，接下来我就围绕着着两个核心要点，和大家分享我对结构体的认知和了解。 结构体内存对齐： 结构体内存对齐存在的意思是什么？ 很多的参考资料是这样阐述的： 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。 3.总的来说：结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。 我们知道，任何数据类型都有大小而言。那么结构体的大小是多少呢？4byte？8byte？…其实，要计算结构体的大小，首先需要搞明白结构体中的内存对齐。 既然，结构体内存对齐有那么大的价值，咋废话不多讲，我们直击主题：结构体内存对齐的几条核心法则： 1.标准规定：结构体的首成员存放在相对于起始地址的0偏移处。 2.接下来的成员依次放在其对应对齐数的整数倍偏移量处。对齐数=取默认对齐数和自身内存大小之中的较小者。 3.默认对齐数与环境有关，在vs环境下，默认对齐数是8，而在gcc环境下，没有默认对齐数。成员的自身大小就是对齐数。 4.当结构体的所有成员都放进内存中后，结构体的大小=max（每成员的对齐数）的整数倍。即使不用那么多空间，也需要浪费空间来进行分配，进行内存对齐。 5.当结构体中嵌套一个结构体成员，结构体的大小还是按照取最大对齐数的整数倍，这里的对齐数是包含结构体中的对齐数的，在这些之中取出最大的那个。其余按照上述法则。 究竟是否像上述法则所说这样来进行内存对齐呢？接下来我通过几个例子来分析一波，帮助大家理解一下。 内存对齐例子详细剖析： 例题一： structS1{charc1;inti;charc2;}; 上述的结构体大小是多少呢？ 咱们画图分析：  点击加载图片 所以答案应该是12。是不是呢？我们在编译器中运行检验一下： 程序运行结果图：  点击加载图片 果然是12！！！。说明我们的法则是对的，刚才的画图分析也是正确哒~ 例题二： structS2{charc1;charc2;inti;}; 咱们画图分析：  点击加载图片 程序运行结果：  点击加载图片 发现一个问题：结构体S1和S2的成员都是一样的，只是放的位置不同而已，但是S1分配的空间却比S2要多，这显然是浪费更多的空间了。 结论：那在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，如何做到：让占用空间小的成员尽量集中在一起。 结构体中的位段： 什么是位段？ 相比大家对于游戏段位还是很了解的，但位段和段位可不一样哦~位段属于一种自定义的数据类型。位段的声明和结构体是类似的，有两个不同： 1.位段的成员必须是int、unsignedint或signedint（整形家族都行，只是int用到的频率比较高）。 2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。后面的数字表示的是bit。 举个栗子，让大家感受一下位段的魅力！ structA{int_a:2;int_b:5;int_c:10;int_d:30;}; 那位段A的大小是多少？ 程序运行结果：  点击加载图片 大家看到，如果没有位段的话，这个结构体的大小肯定大于8个字节的。位段的作用起到节省空间的作用。 位段的内存分配 1.位段的成员可以是intunsignedintsignedint或者是char（属于整形家族）类型 2.位段的空间上是按照需要以4个字节（int）或者1个字节（char）的方式来开辟的。 3.位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。 举个栗子： 空间是如何开辟的？ structS{chara:3;charb:4;charc:5;chard:4;};intmain{structSs={0};s.a=10;s.b=12;s.c=3;s.d=4;} 画图分析：  点击加载图片 程序运行结果：  点击加载图片 2.3位段的跨平台问题 1.int位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。 2.位段中最大位的数目不能确定。（16位机器最大16，32位机器最大32，写成27，在16位机器会出问题。 3.位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。 4.当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的位时，是舍弃剩余的位还是利用，这是不确定的。 总结：跟结构相比，位段可以达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。 2.4位段的应用 在网路协议中用处很广，例如如下图所示：  点击加载图片 这里的数字表示的都是bit，其实就是运用了位段的知识。 网络中就像下图所示，数据是在网络中传输的。如果太大，就会造成网络堵塞，影响效率。网络中的数据是十分庞大的，因此，位段的价值就体现出来啦！  点击加载图片 总结撒花 本篇文章旨在分享结构体中鲜有人知的“秘密”。希望大家通过阅读此文有所收获！如果我写的有什么不好之处，请在文章下方给出你宝贵的意见。如果觉得我写的好的话请点个赞赞和关注哦~ |
|
|
