結構體與位域的對齊

C結構體和C++中的類極爲相似 它也可以有構造和析構函數以及其他成員函數 成員函數也通過一個隱含的this指針來操作類成員 它們之間唯一的區別就是默認的成員訪問權限 類是私有 結構體是公有 以下對結構體的對齊操作等 大多數也對C++類適用

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     結構體的對齊方式;

          1.對於結構體中的成員 每一個成員的地址必須是該成員類型大小的整數倍

          如

          

          

          編譯器這樣對齊是爲了能夠更高效率的傳輸數據 但是這樣也會有一些問題 比如我們將結構體裏的數據不變

      但是改變它們的順序:

         

          此時結構體的大小變爲了8 比前面節省了四個字節 也就是說結構體中的成員按照類型從小到大的序列是最好的 可惜編譯器不會爲我們做這些 

          結構體成員的對齊方式使得我們在使用時要注意以下幾點:

               同一個結構體成員定義順序不同 得到的大小可能不同

               結構體中中的成員有自己的對齊方式 因此我們不應該有通過*(&(s.a)+1)來訪問b等類似的操作

               如果結構體ST含有靜態成員 那麼靜態成員長度將不包含在sizeof(s)中 (類似C++中靜態成員屬於類)

     2.結構體的對齊方式,結構體的對齊字節就是結構體中最長的成員類型長度

               如對於上面定義的ST 它按照四個字節對齊

               又如:

     

          

          ST按照其中類型最長的double8字節對齊 這可以在STT中驗證(stt.s1地址最後一位爲0 是8的倍數) 

          STT包含ST STT的類型對齊將按照結構體ST的對齊方式 即也爲8字節 可以在STTT中驗證(&sttt.s2最後一位爲8)

          另外 對於空結構體 它也要佔用一個字節的內存 因爲編譯器要確保每一個結構體都有唯一的地址 注意這一個字節的空間在棧中由於棧本身的對齊方式 將佔用四個字節

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     位域:

          位域是指爲位爲單位來定義某結構體的成員變量 它和結構體是分不開的

          

           可見 a b c三個位段共用一個地址 但是變量i仍然其類型int的對齊方式 abc一共9位 剩餘的23位並未使用

          位域的一些使用:

          1.位域變量僅限整型

          2.位域變量的長度不能夠超過其本身類型的長度

          3.如果某一位域要從一個新的類型對齊處開始 可以在前面加一個長度爲0的匿名位域 unsigned :0

          4.匿名位域長度不爲0時 只起佔位的作用

          5.一個位域必須容納在同一個其類型對齊長度內

          關於位域對齊更多資料(網上摘錄):

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                    C99規定int、unsigned int和bool可以作爲位域類型，但編譯器幾乎都對此作了擴展，
                    允許其它類型類型的存在。
                    使用位域的主要目的是壓縮存儲，其大致規則爲：
                    1) 如果相鄰位域字段的類型相同，且其位寬之和小於類型的sizeof大小，則後面的字段將緊鄰前一個字段存儲，直到不能容納爲止；
                    2) 如果相鄰位域字段的類型相同，但其位寬之和大於類型的sizeof大小，則後面的字段將從新的存儲單元開始，其偏移量爲其類型大小的整數倍；(經測試此條好像僅限於char型，整型可以跨域存儲)
                    3) 如果相鄰的位域字段的類型不同，則各編譯器的具體實現有差異，VC6採取不壓縮方式，Dev-C++採取壓縮方式；
                    4) 如果位域字段之間穿插着非位域字段，則不進行壓縮；
                    5) 整個結構體的總大小爲最寬基本類型成員大小的整數倍。
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               struct s1 
               { 
               int i: 8; 
               int j: 4; 
               int a: 3; 
               double b; 
               }; 

               struct s2 
               { 
               int i: 8; 
               int j: 4; 
               double b; 
               int a:3; 
               }; 

               printf("sizeof(s1)= %d\n", sizeof(s1)); 
               printf("sizeof(s2)= %d\n", sizeof(s2)); 
               result: 16, 24 
               第一個結構體中，i，j，a共佔15個位，不足8個字節，按double 8字節對齊，共16字節

       第二個結構體中，i，j共佔12位，不足8字節，按8字節對齊，a也按8字節對齊，加上double共8+8+8=24個字節