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C++ Primer 學習筆記

sizeof：（含位域）結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊，壓縮存儲

在此特別感謝在百度知道里幫我解答疑惑的confuciuskg。
注：沒有額外聲明的結(jié)果均是在VC++環(huán)境中測試得到的結(jié)果。
1. sizeof 給出其操作數(shù)存儲字節(jié)大小。

cout << " sizeof: " << endl;

cout << "char = " << sizeof(char) << endl; //1

cout << "short int = " << sizeof(short int) << endl; //2

cout << "unsigned short = " << sizeof(unsigned short) << endl; //2

cout << "int = " << sizeof(int) <<endl; //4

cout << "unsigned int = " << sizeof(unsigned int) << endl; //4

cout << "long int = " << sizeof(long int) << endl; //4

cout << "unsigned long = " << sizeof(unsigned long) << endl; //4

cout << "float = " << sizeof(float) << endl; //4

cout << "double = " <<sizeof(double) << endl; //8

cout << "long double = " << sizeof(long double) << endl; //12

double *a0;

cout << "double *a0 = " << sizeof(a0) << endl; //4，因為地址是int類型

double b0[10];

cout << "double b0[10] = " << sizeof(b0) << endl; //8*10=80

struct c0 { };

cout << "struct c0{}; = " << sizeof(c0) << endl; //1 空的struct和結(jié)構(gòu)體類型長度為1

char func(int a);

cout << "char func(int a); = " << sizeof(func(1)) <<endl; //1 求的是函數(shù)返回類型的長度

2. 內(nèi)存對齊：

struct T

{

int i;

char j;

};

cout << " struct T{int i; char j;} = " << sizeof(T) <<endl; //8

概念：實際的計算機系統(tǒng)對基本數(shù)據(jù)類型在內(nèi)存中存放有限制。他們要求這些數(shù)據(jù)的首地址是某個數(shù)k的倍數(shù)，k被稱作對齊模數(shù)(alignment modulus).
作用：一是簡化處理器與內(nèi)存之間傳輸系統(tǒng)的設計（這個我是不懂的）；二是提升讀取數(shù)據(jù)的速度。
對齊準則：
對于VC：
a. 結(jié)構(gòu)體變量的首地址能被其最寬數(shù)據(jù)類型成員的大小所整除。這個最寬數(shù)據(jù)類型大小作為對齊模數(shù)。
b. 結(jié)構(gòu)體每個成員相對于結(jié)構(gòu)體首地址的偏移量（offset）都是這個成員大小的整數(shù)倍。
c. 結(jié)構(gòu)體的總大小對齊模數(shù)的倍數(shù)。
對于GNU GCC：
區(qū)別是其對齊模數(shù)對大只能是4，根據(jù)上面的原則得出大于4的值時以4替代。

struct T1

{

char c;

double d;

int i;

};

cout << "struc T1{char c; double d; int i;} = " << sizeof(T1) << endl; // vc6.0環(huán)境：24

3. 結(jié)構(gòu)體位域：

struct N

{

char c:2;

double i;

int c2:4;

};

有些信息在存儲時，并不需要占用一個完整的字節(jié)，而只需占幾個或一個二進制位（一個字節(jié)8個二進制位）。為了節(jié)省存儲空間，并使處理簡便，C語言又提供了一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為“位域”或“位段”。所謂“位域”是把一個字節(jié)中的二進位劃分為幾個不同的區(qū)域，并說明每個區(qū)域的位數(shù)。每個域有一個域名，允許在程序中按域名進行操作。這樣就可以把幾個不同的對象用一個字節(jié)的二進制位域來表示。
注意：一個位域必須存儲在同一個字節(jié)中，不能跨字節(jié)。一個位域必須存儲在同一個字節(jié)中，不能跨兩個字節(jié)。如一個字節(jié)所剩空間不夠存放另一位域時，應從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開始。（從這里也能看出一個位域不能超過8）。
4.含位域結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊：
a. 如果相鄰位域類型相同，位寬之和小于類型的sizeof大小,則后面的字段緊鄰前一個字段存儲，直到不能容納為止；
b. 如果相鄰位域類型相同，位寬之和大于類型的sizeof大小，則后面的字段將從新的存儲單元開始，其偏移量為其類型大小的整數(shù)倍；
c. 如果相鄰位域類型不用，則vc6采取不壓縮方式，dev-c++ 和GCC都采取壓縮方式。
5. 非壓縮存儲：

struct T0

{

char c:2;

int i:1;

};

cout << "struct T0{ char c:2; int i:1;} = " << sizeof(T0) << endl; //dev c++:4 vc6:8

依然要滿足不含位域結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊準則第2條，i成員相對于結(jié)構(gòu)體首地址的偏移應該是4的整數(shù)倍，所以c成員后要填充3個字節(jié)，然后再開辟4個字節(jié)的空間作為int型，其中4位用來存放i，所以上面結(jié)構(gòu)體在VC中所占空間為8個字節(jié)；而對于采用壓縮方式的編譯器來說，遵循不含位域結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊準則第2條，不同的是，如果填充的3個字節(jié)能容納后面成員的位，則壓縮到填充字節(jié)中，不能容納，則要單獨開辟空間，所以上面結(jié)構(gòu)體T0在GCC或者Dev-C++中所占空間應該是4個字節(jié)。
6. 嵌套結(jié)構(gòu)體的sizeof： 對齊模數(shù)的選擇只能是根據(jù)基本數(shù)據(jù)類型，所以對于結(jié)構(gòu)體中嵌套結(jié)構(gòu)體，只能考慮其拆分的基本數(shù)據(jù)類型。對于對齊準則中的第2條，也是根據(jù)內(nèi)層結(jié)構(gòu)體中基本數(shù)據(jù)類型的最寬長度（而不是網(wǎng)上大量轉(zhuǎn)載的要將整個結(jié)構(gòu)體看成是一個成員，成員大小按照該結(jié)構(gòu)體根據(jù)對齊準則判斷所得的大小）。給個例子予以說明：

union a

{

int a_int1;

double a_double;

int a_int2;

};

typedef struct

{

a a1;

char y;

} b;

class c //嵌套

{

public:

double c_double;

b b1;

a a2;

}c1;

cout << "a = " << sizeof(a) << endl; //8

cout << "b = " << sizeof(b) << endl; //16，平移了0位至第9字節(jié)，而不是17字節(jié)

cout << "c = " << sizeof(c) << endl; //32，

cout << &(c1.c_double) << "," << &(c1.b1) << "," << &(c1.a2) <<endl; // 0012FF0C, 0012FF14, 0012FF24

7. 類對象的sizeof：類對象在內(nèi)存中存放的方式和結(jié)構(gòu)體類似，這里就不再說明。需要指出的是，類對象的大小只是包括類中非靜態(tài)成員變量所占的空間，因為靜態(tài)變量的存儲位置與結(jié)構(gòu)或者類的實例地址無關(guān)。如果有虛函數(shù)，那么再另外增加一個指針所占的空間即可。
8. 一些修改對齊模數(shù)的命令
#pragma pack(push) //保存對齊狀態(tài)
#pragma pack(n) /設置對齊模數(shù)（選擇n和一般情況下選出來的模數(shù)的較小者做對齊模數(shù)）
#pragma pack(pop) //恢復對齊狀態(tài)

posted on 2009-04-25 11:33 幸運草閱讀(3362) 評論(0) 編輯收藏引用所屬分類: C++

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