深入理解計算機系統——第三章—3.9異質的數據結構

3.9 異質的數據結構

C語言提供了兩種將不同類型的對象組合到一起創建數據類型的機制：
結構（structure），用關鍵字struct來聲明，將多個對象集合到一個單位中；
聯合（union），用關鍵子union來聲明，允許用幾種不同的類型來引用一個對象。

3.9.1 結構

C語言的struct聲明創建一個數據類型，將可能不同類型的對象聚合到一個對象中。用名字來引用結構的各個組成部分。

示例：

另外，我們可以在一條語句中既聲明變量又初始化它的手段：

struct rect r = {0, 0, 10, 20, 0xFF00FF};
返回長方形面積的示例：

long area(struct rect *rp)
{
    return (*rp).width * (*rp).height;
}

rp -> width 等價於 (*rp).width。

示例：

struct rec {
	int i;
	int j;
	int a[2];
	int *p;
};

示例：

Registers: r in %rdi
r->j = r->i

movl	(%rdi), %eax		Get r->i
movl	%eax, 4(%rdi) 	Store in r->j

Registers: r in %rdi, i in %rsi
&(r->a[i])

leaq	8(%rdi, %rsi, 4), %rax		Set %rax to &r->a[i]

Registers: r in %rdi
r->p = &r->a[r->i + r->j ];

movl	4(%rdi), %eax		Get r->j
addl	(%rdi), %eax		Add r->i
cltq						Extend to 8 bytes
leaq	8(%rdi, %rax, 4), %rax		Compute &r->a[r->i + r->j]
movq	%rax, 16(%rdi)		Store in r->p

3.9.2 聯合

聯合允許以多種類型來引用一個對象。
考慮如下聲明：

struct S3
{
  char c;
  int i[2];
  double v;
}
union U3
{
  char c;
  int i[2];
  double v;
}

可以看出 類型 union U3 * 的指針 p,p->c、p->i[0]和p->v引用的都是數據結構的起始位置。一個聯合的總的大小等於它最大字段的大小。

3.9.3 數據對齊

許多計算機系統對基本數據類型的合法地址做出了一些限制，要求某種類型對象的地址必須是某個值K（通常是2、4或8的倍數）。這種對齊限制簡化了形成處理器和內存系統之間接口的硬件設計。

K	類型
1	char
2	short
4	int, float
8	long, double,chat*

例如跳轉表的彙編聲明包含下列指令：
.align 8
這就保證了它後面的數據的起始地址是 8 的倍數。
示例：

藍色部分爲爲對齊而填充的地址空間。