一、內存對齊

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 （一）、為什么會有內存對齊？

  1、為了提高程序的性能，數據結構（尤其是棧）應該盡可能的在自然邊界上對齊。原因是為了訪問未對齊的內存，處理器需要進行兩次訪問，而訪問對齊的內存，只需要一次就夠了。這種方式稱作“以空間換時間”在很多對時間復雜度有要求問題中，會采用這種方法。

  

 2、內存對齊能夠增加程序的可移植性，因為不是所有的平臺都能隨意的訪問內存，有些平臺只能在特定的地址處處讀取內存。

  一般情況下內存對齊是編譯器的事情，我們不需要考慮，但有些問題還是需要考慮的，畢竟c/c++是直接操作內存的語言，需要了解程序在內存中的分布和運行原理。

（二）、內存對齊：那么如何對齊呢？

  對齊原則：數據存放的起始位置是自身大小的整數倍處。

  例：內存從0地址處開始。

    char1個字節，所以對齊后它可以存放到地址是1的倍數處。

    short2個字節，所以對齊后它可以存放到地址是2的倍數處。

    int是4個字節，所以對齊后它可以存放到地址是4的倍數處。

    double是8個字節，所以對齊后它可以存放到地址是8的倍數處。

現在相信你已經明白了內存對齊的原則，接下來我們看看結構體內存對齊。

（三）、在了解結構體內存對齊之前先來了解幾個概念：

  1、默認對齊數:在vs下內存對齊數默認是8，linux是4.可以通過#program pack  ()來修改默認對齊數。

  2、偏移：相對于起始位置的的位置。例如起始位置是2，那么2就是0偏移處，3就是1偏移處。

  3、對齊數：變量自身的大小和默認對齊數之中的最小值。假設默認對齊數是8，int類型的對齊數就是4.因為int大小是4，小于8

二、結構體內存對齊原則：

 1、結構或聯合的數據成員，第一個成員放到0偏移的地方，以后每個數據成員都放到自身對齊數的整數倍偏移處。

 2、結構體的大小必須是大對齊數的整數倍。

  例1：

    struct stu

    {

     char  c;      //對齊數是1

     short  b;      //對齊數是2

     double d;      //對齊數是8

     int   i;     //對齊數是4

    };

  例2：

    struct stu

    {

     char  c;      //對齊數是1

     short  b;      //對齊數是2

     struct A

     {

       double d;     //對齊數是8

     };

     int   i;     //對齊數是4

    }s;

  嵌套結構體的大小，其分析方法還是一樣，大對齊數是8，sizeof(s)=24。

三、自定義類型

（一）、結構體聲明

  1、沒有標簽，不完整的聲明。同時還定義一個變量。

          struct

          {

             charc;

              shortb;

              inti;

          }t1;

  2、有標簽的聲明，但沒定義變量的聲明。

          struct   A

         {

           charc;

           shortb;

           inti;

         };

   //定義一個變量struct A *s1;

   //注意，在同一個程序中，同時聲明1、2兩個結構體，則1、2兩個結構體會被認為是不同類型的。所以 s1=&t1是錯誤的。

  3、有標簽的聲明，同時還定義一個變量。

          struct   A

          {

            charc;

            shortb;

            inti;

          }t3;

  4、聲明的同時對結構體重命名為A.

           typedef  struct   A

          {

             charc;

             shortb;

             inti;

           }A;

  5、先有雞還是先有蛋

            struct B                   //無論哪個放到前面都不對

           {

              structAa;

            }s;

            structA

            {

              structBb;

             };

  如果兩個結構體相互嵌套，則在聲明的時候需要對其中一個結構體進行不完整的聲明。

             structA;

             struct B

               {

                  structAa;

               }s;

             structA

               {

                  structBb;

               };

（二）、結構體的初始化：

   例如：

          typedef  struct   A

         {

            charc;

            shortb;

            inti;

         }A;

         As1 = {'c', 2 ,  4  };

（三）、結構體的自引用：（結構體的自引用通常會用在鏈表這種線性結構中用到）

 1、錯誤的自引用方式，很容易理解的，結構體里面又有結構體，這樣一直循環下去。（從前有座廟，廟里有個老和尚，老和尚給小和尚講故事..........^v^）

           typedef struct  A

           {

               intdata;

               structAn;                     //死循環

            }A;

 2、錯誤的只引用，因為結構體被重新命名為A是在引用之后。

           typedef struct                     //在結構體自引用的時候標簽不能省略。

           {

                intdata;

              An;                             //必須使用完整的結構體名稱

           }A;

 3、正確的方式

         typedef struct  A

         {

             intdata;

             structA *n;       //用完整的結構體名稱，聲明一個結構體指針，

         }A;

（四）、結構體做參數傳遞的效率：

  當結構體很大時，結構體在作為參數傳遞時，我們傳遞它的地址，這樣能夠提高效率，如果你不想改變結構體內容，則在形參處加上const就行。

（五）、柔性數組：

  在結構體中最后一個成員允許是未知大小的數組，這個數組成為柔性數組（柔性數組之前至少有一個成員變量）

       typedef  struct   A

        {

           inti;

           char  a[];

        }A;

  含有柔性數組的結構體大：這樣的結構體，它的大小不包括柔性數組，所以sizeof(A)=4;空結構體的大小是1；

（六）、位段（位域）：

 1、概念：在一個結構體中以位為單位來指定成員所占內存的實際大小，這種以位為單位的成員我們稱為位段，位段是一種特殊的結構體，位段的聲明和任何普通的結構體成員聲明類似，如下：

     Struct 位段結構體名

       {

          Unsigned 位段名：位段長度；

          Unsigned 位段名：位段長度；

………………..

          Unsigned 位段名：位段長度；

       }位段結構體變量名；

  但有兩個例外，首先位段成員必須聲明成int ,unsigned int, signed int,。其次，在成員的后面是一個冒號和一個整數，這個整數指定該位段所占用位的個數。（實際驗證后發現char類型也可以，但是注意，位段中不能將int 和char 混合使用）。

 2、 位段使用時需要注意是：

    1、位段結構體中的成員不能使用數組和指針，但結構體變量可以使數組或者指針。

    2、因為數組和指針都是以字節為單位的，同理也不能用&獲取位段的地址。

    3、位段不支持移植。

 例1：聲明一個位段，我們先來分析一下他在計算機里面是如何存儲的（一個無符號的int是4字節）。

        struct tagAAA

        {

         unsigned int a : 1;

         unsigned int b : 2;

         unsigned int c : 6;

         unsigned int d : 4;

         unsigned int e；

         }AAA_S;

  由此我們可以明白位段的優點，本來定義了5個成員，需要5個存儲單位，但是使用位段后只需要4個存儲空間就足夠了。

 3、優點：

  但它的成員是一個或多個位的字段，這些不同長度的字段實際上是存儲于一個或多個×××變量中，他的優點是能夠以較少的內存單元存儲數據。位段可以用×××形式輸出。

例2：

   struct tagAAA

        {

         unsigned int a : 1;

         unsigned int  : 2;      //沒有聲明變量，但是卻指定位段大小，稱為占位。

         unsigned int c : 6;

         unsigned int d : 4;

         unsigned int e;       //沒有指定位段大小，默認為自身類型的大小

         }AAA_S;

（七）、聯合

 1、聯合的聲明：

     typedefunionA

      {

        inti;

        charc;

      }A;

 2、聯合的特點：

  聯合成員之間共用同一塊空間。聯合的大小等于成員中所占內存大變量大小。可以用來測大小端。

（八）、枚舉：

  1、聲明：

      typedefenumA

      {

          zero,

          one,

          two

      }A;

如果沒有對枚舉成員進行初始化時，則默認枚舉成員從0開始依次遞增

 注意：

   1、在同一個程序中，不能不能聲明同名的枚舉類型

   2、在同一個程序中，不同的枚舉類型的枚舉成員不能同名。

   3、任何枚舉的大小都是4

 2、枚舉與#define 標識符之間區別：

   1、#define 標識符在預編譯期間進行簡單替換。枚舉類型在編譯的時候確定其值。

   2、枚舉常量可以調試，#define 標識符不可以。

   3、枚舉一次可以定義大量的枚舉量。

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網站欄目：內存對齊與自定義類型-創新互聯
網站地址：http://vcdvsql.cn/article34/ddpope.html

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