⑴ 请教一个c语言程序 为什么会是24 而不是22
结构体字节对齐是与你的编译器默认情况有关的,#pragma pack (n)宏可以改变字节对齐值,具体可以网络搜索这个宏。
简单解释一下:
long(4)+char*(4)+short(2)+char(1)这时是11个字节,而下一个是short数组,short一个变量占两个字节,所以short型起始地址必须是2的倍数,12是2的位数,所以从12开始放最后的那个short数组,共10字节,加起来一共22字节。但字节对齐要求整个结构体的总大小必须是结构体内占空间对大的那个类型变量的倍数,比如此结构中占空间最大类型是long(4),所以结构体大小须是4的倍数,这个就凑成了24字节,假设里面有个double(8)类型,那就必须是8的倍数。
而后面你说的p和p+1的问题,那是16进制数,16进制的0x18变成十进制就是24.
⑵ C语言,结构体用数组memcpy的问题
可以,如果结构体中全是char型数据一点问题都没有
但如果结构体内有其他类型的数据,就有问题了,因为会涉及到内存对齐问题
你要弄清楚这个概念,你需要清楚的知道80X86CPU的内存对齐规则(对齐其实是编译器规定的,但是为了CPU高效访问内存,编译器一般都会按照CPU 的规则去对齐)
如果你没指定#pragma pack
那么32位windows下的编译器默认是4字节对齐的
具体怎么对齐的比较复杂,自己参考别的资料吧。。
我只想说,如果 结构体内全身char型的,你尽管用你的方法去做好了,一点问题都没有
⑶ 如何解决bus error
一,Bus Error究竟是指什么
Bus Error,即总线错误。
引发原因:
CPU处于性能方面的考虑,要求对数据进行访问时都必须是地址对齐的。如果发现进行的不是地址对齐的访问,就会发送SIGBUS信号给进程,使进程产生 core mp。RISC包括SPARC(一种微处理器架构)都是这种类型的芯片。x86系列CPU都支持不对齐访问,也提供了开关禁用这个机制。x86架构不要求对齐访问的时候,必定会有性能代价。例如,对int的访问应该是4字节对齐的,即地址应该是4的倍数,对short则是2字节对齐的,地址应该是2的倍数。
Bus Error也有可能是因为机器物理问题或者访问无效物理地址,但这种情况非常少见。
Linux平台上执行malloc(),如果没有足够的RAM,Linux不是让malloc()失败返回,而是向当前进程分发SIGBUS信号。
注: 对该点执怀疑态度,有机会可自行测试确认当前系统反应。
SIGBUS与SIGSEGV信号的一般区别如下:
1) SIGBUS(Bus error)意味着指针所对应的地址是有效地址,但总线不能正常使用该指针。通常是未对齐的数据访问所致。
2) SIGSEGV(Segment fault)意味着指针所对应的地址是无效地址,没有物理内存对应该地址。
二,例子程序:
1 int main(){
2
3
4
5
6 #if defined(__GNUC__)
7 # if defined(__i386__)
8
9 __asm__("pushf/norl $0x40000,(%esp)/npopf");
10 # elif defined(__x86_64__)
11
12 __asm__("pushf/norl $0x40000,(%rsp)/npopf");
13 # endif
14 #endif
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19
20
21
22
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24 short array[16];
25
26 int * p = (int *) &array[1];
27 *p = 1;
28
29 return 1;
30 }
short类型大小为2个字节,其地址必是2的倍数。而对于int指针来说,能够使用以访问数据的地址应该是4的倍数,转化arrary[1]的地址为int *并访问,系统会发出SIGBUS信号,导致程序崩溃。
wiki上的例子:
http://en.wikipedia.org/wiki/Bus_error#Bus_error_example
#include <stdlib.h>
int main( int argc, char ** argv) {
int * iptr;
char * cptr;
#if defined(__GNUC__)
# if defined(__i386__)
__asm__( "pushf/n orl $0x40000,(%esp)/n popf" ) ;
# elif defined(__x86_64__)
__asm__( "pushf/n orl $0x40000,(%rsp)/n popf" ) ;
# endif
#endif
cptr = malloc( sizeof ( int ) + 1) ;
iptr = ( int * ) ++ cptr;
* iptr = 42 ;
return 0 ;
}
$ gcc -ansi sigbus.c -o sigbus
$ ./sigbus
Bus error
$ gdb ./sigbus
(gdb) r
Program received signal SIGBUS , Bus error.
0x080483ba in main ()
(gdb) x/i $pc
0x80483ba <main+54>: mov DWORD PTR [eax],0x2a
(gdb) p/x $eax
$1 = 0x804a009
(gdb) p/t $eax & (sizeof(int) - 1)
$2 = 1
三,编译器和硬件平台相关性
上述已经描述,对于x86平台,默认允许非对齐访问,只不过会有性能代价。开启检测可以使用上述代码中的宏。
这段程序如果用Sun Studio编译器的话,运行就没有问题。这是因为Sun Studio默认对32位编译使用的参数是-xmemalign=8i,其中i选项设置明确指明不产生SIGBUS信号。
不过如果编译成64位程序,Sun Studio使用的-xmemalign=8s,其中s选项设置意味对这种非对齐访问产生SIGBUS信号,则仍旧会遇到这个错误。
如果坚持在SPARC上使用GCC去编译这种代码,可以如下进行:
GCC有一个Type Attributes特性,例如在需人工对齐的变量后加上:__attribute__ ((aligned (4))); 其意义就是指定偏移量为4的倍数。比如:
short array[10] __attribute__ ((aligned (4)));
不过这个属性只对Linker连接器可见的变量有效,也就是说对local variable无效。而且这种特性作用粒度比较大,比如这里只对第一个元素有作用,并不为数组的每个成员设置偏移量。如果一定要针对local variable或者数组的每个成员进行偏移量设置,可以使用union类型:
union {
short s;
int i;
}
⑷ #pragma pack(1) and #pragma pack(push,1)是什么意思
作用:调整结构体的边界对齐,让其以一个字节对齐;
#pragma pack(1) 使结构体按1字节方式对齐例如:struct sample{char a;double b;};若不用#pragma pack(1)和#pragma pack()括起来,则sample按编译器默认方式对齐(成员中size最大的那个)。即按8字节(double)对齐,则sizeof(sample)==16.成员char a占了8个字节(其中7个是空字节)
若用#pragma pack(1),则sample按1字节方式对齐sizeof(sample)==9.(无空字节)
比较节省空间啦,有些场和还可使结构体更易于控制
(2) #pragma pack(push,1)
这是给编译器用的参数设置,有关结构体字节对齐方式的设置大概是指把原来对齐方式设置压栈,并设新的设置为1
⑸ 哪位能给我讲一下单片机SPI FLASH读写操作中字节对齐的概念
现代计算机中内存空间都是按照byte划分的,从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始,但实际情况是在访问特定类型变量的时候经常在特定的内存地址访问,这就需要各种类型数据按照一定的规则在空间上排列,而不是顺序的一个接一个的排放,这就是对齐。 对齐的作用和原因:各个硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取。比如有些架构的CPU在访问一个没有进行对齐的变量的时候会发生错误,那么在这种架构下编程必须保证字节对齐.其他平台可能没有这种情况,但是最常见的是如果不按照适合其平台要求对数据存放进行对齐,会在存取效率上带来损失。比如有些平台每次读都是从偶地址开始,如果一个int型(假设为32位系统)如果存放在偶地址开始的地方,那么一个读周期就可以读出这32bit,而如果存放在奇地址开始的地方,就需要2个读周期,并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到该32bit数据。显然在读取效率上下降很多。
二.字节对齐对程序的影响:
先让我们看几个例子吧(32bit,x86环境,gcc编译器):
设结构体如下定义:
struct A
{
int a;
char b;
short c;
};
struct B
{
char b;
int a;
short c;
};
现在已知32位机器上各种数据类型的长度如下:
char:1(有符号无符号同)
short:2(有符号无符号同)
int:4(有符号无符号同)
long:4(有符号无符号同)
float:4 double:8
那么上面两个结构大小如何呢?
结果是:
sizeof(strcut A)值为8
sizeof(struct B)的值却是12
结构体A中包含了4字节长度的int一个,1字节长度的char一个和2字节长度的short型数据一个,B也一样;按理说A,B大小应该都是7字节。
之所以出现上面的结果是因为编译器要对数据成员在空间上进行对齐。上面是按照编译器的默认设置进行对齐的结果,那么我们是不是可以改变编译器的这种默认对齐设置呢,当然可以.例如:
#pragma pack (2)
struct C
{
char b;
int a;
short c;
};
#pragma pack ()
sizeof(struct C)值是8。
修改对齐值为1:
#pragma pack (1)
struct D
{
char b;
int a;
short c;
};
#pragma pack ()
sizeof(struct D)值为7。
后面我们再讲解#pragma pack()的作用.
三.编译器是按照什么样的原则进行对齐的?
先让我们看四个重要的基本概念:
1.数据类型自身的对齐值:
对于char型数据,其自身对齐值为1,对于short型为2,对于int,float,double类型,其自身对齐值为4,单位字节。
2.结构体或者类的自身对齐值:其成员中自身对齐值最大的那个值。
3.指定对齐值:#pragma pack (value)时的指定对齐值value。
4.数据成员、结构体和类的有效对齐值:自身对齐值和指定对齐值中小的那个值。
有了这些值,我们就可以很方便的来讨论具体数据结构的成员和其自身的对齐方式。有效对齐值N是最终用来决定数据存放地址方式的值,最重要。有效对齐N,就是表示“对齐在N上”,也就是说该数据的"存放起始地址%N=0".而数据结构中的数据变量都是按定义的先后顺序来排放的。第一个数据变量的起始地址就是数据结构的起始地址。结构体的成员变量要对齐排放,结构体本身也要根据自身的有效对齐值圆整(就是结构体成员变量占用总长度需要是对结构体有效对齐值的整数倍,结合下面例子理解)。这样就不能理解上面的几个例子的值了。
例子分析:
分析例子B;
struct B
{
char b;
int a;
short c;
};
假设B从地址空间0x0000开始排放。该例子中没有定义指定对齐值,在笔者环境下,该值默认为4。第一个成员变量b的自身对齐值是1,比指定或者默认指定对齐值4小,所以其有效对齐值为1,所以其存放地址0x0000符合0x0000%1=0.第二个成员变量a,其自身对齐值为4,所以有效对齐值也为4,所以只能存放在起始地址为0x0004到0x0007这四个连续的字节空间中,复核0x0004%4=0,且紧靠第一个变量。第三个变量c,自身对齐值为 2,所以有效对齐值也是2,可以存放在0x0008到0x0009这两个字节空间中,符合0x0008%2=0。所以从0x0000到0x0009存放的都是B内容。再看数据结构B的自身对齐值为其变量中最大对齐值(这里是b)所以就是4,所以结构体的有效对齐值也是4。根据结构体圆整的要求,0x0009到0x0000=10字节,(10+2)%4=0。所以0x0000A到0x000B也为结构体B所占用。故B从0x0000到 0x000B共有12个字节,sizeof(struct B)=12;其实如果就这一个就来说它已将满足字节对齐了,因为它的起始地址是0,因此肯定是对齐的,之所以在后面补充2个字节,是因为编译器为了实现结构数组的存取效率,试想如果我们定义了一个结构B的数组,那么第一个结构起始地址是0没有问题,但是第二个结构呢?按照数组的定义,数组中所有元素都是紧挨着的,如果我们不把结构的大小补充为4的整数倍,那么下一个结构的起始地址将是0x0000A,这显然不能满足结构的地址对齐了,因此我们要把结构补充成有效对齐大小的整数倍.其实诸如:对于char型数据,其自身对齐值为1,对于short型为2,对于int,float,double类型,其自身对齐值为4,这些已有类型的自身对齐值也是基于数组考虑的,只是因为这些类型的长度已知了,所以他们的自身对齐值也就已知了.
同理,分析上面例子C:
#pragma pack (2)
struct C
{
char b;
int a;
short c;
};
#pragma pack ()
第 一个变量b的自身对齐值为1,指定对齐值为2,所以,其有效对齐值为1,假设C从0x0000开始,那么b存放在0x0000,符合 0x0000%1=0;第二个变量,自身对齐值为4,指定对齐值为2,所以有效对齐值为2,所以顺序存放在0x0002、0x0003、0x0004、 0x0005四个连续字节中,符合0x0002%2=0。第三个变量c的自身对齐值为2,所以有效对齐值为2,顺序存放
在0x0006、 0x0007中,符合0x0006%2=0。所以从0x0000到0x00007共八字节存放的是C的变量。又C的自身对齐值为4,所以C的有效对齐值为 2。又8%2=0,C只占用0x0000到0x0007的八个字节。所以sizeof(struct C)=8.
四.如何修改编译器的默认对齐值?
1.在VC IDE中,可以这样修改:[Project]|[Settings],c/c++选项卡Category的Code Generation选项的Struct Member Alignment中修改,默认是8字节。2.在编码时,可以这样动态修改:#pragma pack .注意:是pragma而不是progma.
五.针对字节对齐,我们在编程中如何考虑?
如果在编程的时候要考虑节约空间的话,那么我们只需要假定结构的首地址是0,然后各个变量按照上面的原则进行排列即可,基本的原则就是把结构中的变量按照类型大小从小到大声明,尽量减少中间的填补空间.还有一种就是为了以空间换取时间的效率,我们显示的进行填补空间进行对齐,比如:有一种使用空间换时间做法是显式的插入reserved成员:
struct A{
char a;
char reserved[3];//使用空间换时间
int b;
}
reserved成员对我们的程序没有什么意义,它只是起到填补空间以达到字节对齐的目的,当然即使不加这个成员通常编译器也会给我们自动填补对齐,我们自己加上它只是起到显式的提醒作用.
六.字节对齐可能带来的隐患:
代码中关于对齐的隐患,很多是隐式的。比如在强制类型转换的时候。例如:
unsigned int i = 0x12345678;
unsigned char *p=NULL;
unsigned short *p1=NULL;
p=&i;
*p=0x00;
p1=(unsigned short *)(p+1);
*p1=0x0000;
最后两句代码,从奇数边界去访问unsignedshort型变量,显然不符合对齐的规定。
在x86上,类似的操作只会影响效率,但是在MIPS或者sparc上,可能就是一个error,因为它们要求必须字节对齐.
七.如何查找与字节对齐方面的问题:
如果出现对齐或者赋值问题首先查看
1. 编译器的big little端设置
2. 看这种体系本身是否支持非对齐访问
3. 如果支持看设置了对齐与否,如果没有则看访问时需要加某些特殊的修饰来标志其特殊访问操作
⑹ c语言里面给变量分配内存的问题。。。为什么char型数据占用1字节,系统确浪费另外3字节内存
这是字节对齐概念
从你的内存表上看,你的编译器是4字节对齐的
也就是说,小于4字节,也会占用四字节的
例如,下面的结构各成员空间分配情况:
struct test
{
char x1;
short x2;
float x3;
char x4;
};
“结构的第一个成员x1,其偏移地址为0,占据了第1个字节。第二个成员x2为short类型,其起始地址必须2字节对界,因此,编译器在x2和x1之间填充了一个空字节。结构的第三个成员x3和第四个成员x4恰好落在其自然对界地址上,在它们前面不需要额外的填充字节。在test结构中,成员x3要求4字节对界,是该结构所有成员中要求的最大对界单元,因而test结构的自然对界条件为4字节,编译器在成员x4后面填充了3个空字节。整个结构所占据空间为12字节