- 练习 3(sizeof(struct S3)输出结果是什么)
struct S3 { double d; char c; int i; }; printf("%d\n", sizeof(struct S3));
答案是->16
- 练习4-结构体嵌套问题,以下输出的是什么
struct S3 { int d; char c; int i; }; struct S4 { char c1; struct S3 s3; int d; }; printf("%d\n", sizeof(struct S4));
答案是20
为什么存在内存对齐?
大部分的参考资料都是如是说的:
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。
总体来说:
结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
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。
//例如: struct S1 { char c1; int i; char c2; }; struct S2 { char c1; char c2; int i; };
S1和S2类型的成员一模一样,但是S1和S2所占空间的大小有了一些区别。
s1 内存是12个字节
s2 内存是8个字节
结构体传参
struct S { int data[1000]; int num; }; struct S s = { {1,2,3,4}, 1000 }; //结构体传参 void print1(struct S s) { printf("%d\n", s.num); } //结构体地址传参 void print2(struct S* ps) { printf("%d\n", ps->num); } int main() { print1(s); //传结构体 print2(&s); //传地址 return 0; }
上面的 print1 和 print2 函数哪个好些?
答案是:首选print2函数。
函数传参的时候,参数是需要压栈,会有时间和空间上的系统开销。
如果传递一个结构体对象的时候,结构体过大,参数压栈的的系统开销比较大,所以会导致性能的下降
结论:
结构体传参的时候,要传结构体的地址。
位段
结构体讲完就得讲讲结构体实现 位段 的能力。
什么是位段
有些数据在存储时并不需要占用一个完整的字节,只需要占用一个或几个二进制位即可。为了充分利用好内存空间,C语言又提供了一种叫做位段的数据结构
位段能够减少储存数据的位数
信息的存取一般以字节为单位
位段的声明和结构是类似的,有两个不同:
- 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。
- 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
- : 后面的数字用来限定成员变量占用的位数
- 在结构体定义时,指定某个成员变量所占用的是二进制位数(Bit)
例如:
struct A { int _a:2; int _b:5; int _c:10; int _d:30; };
他们虽然是int类型,在内存占32个比特位,但是 位段限制了他们所占的空间,比如a只能占2个bit,b占5个bit,c占10个bit位,d占10个bit位。
A就是一个位段类型。
那位段A的大小是多少?
printf("%d\n", sizeof(struct A))
;- 答案是->8 ,为什么呢?那就关于位段的内存分配了。s
位段的内存分配
1.位段的成员可以是 int unsigned int signed int 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.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。
struct S { char a : 3; char b : 4; char c : 5; char d : 4; }; int main() { struct S s = { 0 }; s.a = 10; s.b = 12; s.c = 3; s.d = 4; system("pause"); }
改代码内存空间是如何开辟的!?图解:
总结:
- vs 分配到的内存中的比特位是由右向左使用
- 分配的内存剩余的比特位不够使用时,浪费掉
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。