关于内存对齐的一些整理

整理了一下关于内存对齐的题目。以前在大学学习C语言的时候完全没有注意到的问题。

 

首先看一道题：

struct abs{

            char a;

            int c;

            char b;

            }bs

 Sizeof(bs) = 12

另外一道：

 Struct abs{

            Char a;

            Char b;

            Int c;

            }bs

Sizeof(bs) = 8;

这是为什么？char a应该是占一个字节，char c也应该是一个字节，int c应该是四个字节，这样加起来似乎应该是六个字节，其实并不是这样，这涉及到一个内存对齐的问题，先看第一道题目，a占了一个字节，然后存放c，c应该在4字节的倍数后一个字节处存位，即在第五个字节处存放，那么就是说c在偏移了三个字节的地方存放，最后存放b，因为是四字节对齐，这样总共加起来就占了三个四字节，即十二字节。

第二个题目，a,b占前两个字节，然后c偏移两个字节后存放，这样最后占了八个字节。

 

再看一个关于位域的题目，首先解释一下位域的概念，

位域 ：

 

有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节， 而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时，只有0和1 两种状态，用一位二进位即可。为了节省存储空间，并使处理简便，Ｃ语言又提供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域， 并说明每个区域的位数。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。

 

一、位域的定义和位域变量的说明位域定义与结构定义相仿，其形式为：
     struct 位域结构名
{ 位域列表 };

其中位域列表的形式为： 类型说明符 位域名：位域长度
例如：
struct bs
{
     int a:8;
   int b:2;
   int c:6;
};
位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。 可采用先定义后说明，同时定义说明或者直接说明这三种方式。例如：
struct bs
{
   int a:8;
   int b:2;
   int c:6;
}data;
说明data为bs变量，共占两个字节。其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。对于位域的定义尚有以下几点说明：

1. 一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节（因此位域的长度不能大于一个字节的长度，也就是说不能超过8位二进位）。如一个字节所剩空间 

   不够存放另一位域时，应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从

下一单元开始。例如：
struct bs
{
unsigned a:4
unsigned :0 /*空域*/
unsigned b:4 /*从下一单元开始存放*/
unsigned c:4
}
在这个位域定义中，a占第一字节的4位，后4位填0表示不使用，b从第二字节开始，占用4位，c占用4位。

2. 位域可以无位域名，这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。例如：
struct k
{
int a:1
int :2 /*该2位不能使用*/
int b:3
int c:2
};
从以上分析可以看出，位域在本质上就是一种结构类型， 不过其成员是按二进位分配的。

二、位域的使用位域的使用和结构成员的使用相同，其一般形式为： 位域变量名•位域名 位域允许用各种格式输出。 如下所示：

给定结构struct AA{

              char t:4;

              char k:4;

              unsigned short i:8;

              unsigned long m;

              }A;

问sizeof(A) = ?

 

t占了4位，k也占了4位，i占了8位，m需要占4个字节。

t,k,i总共占了16位，2个字节，似乎m要在第三个位置上存放，这个整个结构占六个字节，其实并非如此，m要在4字节的倍数位后一位存放，也就是说要偏移两个字节后在第五个字节处存放（即在4字节的一倍数位的后一位）。因此这个结构需要占八个字节。

 

但也有一种方法可以改变这种结果，就是在定义之前加上一个声明：

#pragma pack(1)

加上这个声明之后，sizeof(A) = 6;

 

整理一些题目，如下所示：

 

1. struct bs1

{

       int a:8;

       int b:2;

       int c:6;

}bs;

sizeof(bs) = 4;

 

2. struct bs1

{

       char a:8;

       char b:2;

       char c:6;

};

sizeof(bs) = 2

 

3. struct bs1

{

       unsigned a:4;

       unsigned :0; /*空域*/

       unsigned b:4; /*从下一单元开始存放*/

       unsigned c:4;

};

sizeof(bs) = 8

 sizeof(unsigned) = 4

 

4. struct kk

{

       int a:1;

       int :2; /*该2位不能使用*/

       int b:3;

       int c:2;

}k;

sizeof(k) = 4

 

5. struct bs

{

       unsigned a:1;

       unsigned b:3;

       unsigned c:4;

} bs;

sizeof(bs) = 4

 

6. struct name1{

       char str;

       short x;

       int num;

}bs

sizeof(bs) = 8

 

7. struct name2{

char str;

int num;

short x;

}bs

sizeof(bs) = 12

 

8. struct s1

{

int i: 8;

int j: 4;

int a: 3;

double b;

}bs;

sizeof(bs) = 16

 

9. struct s2

{

int i: 8;

int j: 4;

double b;

int a:3;

}bs;

sizeof(bs) = 24