小弟对结构体指针和内存分配的理解,恳请大神指教

liuchang

先上代码,使用的是原子stm32f1系列开发板,开发环境是MDK4.7a;

[mw_shl_code=c,true]struct A { char a; char b; char c; char d; char e; char f; char g; char h; }; struct B  { int a; int b; }; struct C { char a; int  b; }; __packed struct D { char a; int b; }; int main() { struct A temp_A={1,2,3,4,5,6,7,8,}; struct B temp_B={10,20}; struct A *p_A=&temp_A; struct B *p_B=&temp_B; int m = 0; int i = 0; int j = 0; int k = 0; int l = 0; i = sizeof(struct A); j = sizeof(struct B); k = sizeof(struct C); l = sizeof(struct D); m=((struct B *)p_A)->a; } [/mw_shl_code]

1>先说内存分配方面:
问题1:例如struct C,它的2个成员都是按照"字"来进行分配内存,所以大小是8字节
         而在struct D,因为使用了__packed,结果前者使用了"字节"进行分配,后者使用"字"进行分配.
        小弟的疑问是:针对struct A成员全是char类型,为什么全部按照"字节"进行分配(我也没有使用__packed),恳请大神指教~~~
2>结构体指针强制转换
看网上的网友说,指针强制转换,它的转换结果是"临时性的",也就说强制转换的结果只是临时起作用,并没有改变变量的本身类型属性.
如图,m的取值是04030201,这个小弟理解有问题
小弟分析如下:因为temp_A和temp_B是局部变量,是存储在堆栈中的,而堆栈的增长方向是高地址->低地址.
那么struct A成员在内存中的存储也应该是高地址->低地址
高地址
01
02
03
04
05
06
07
08
低地址
因为stm32采用的是小端模式,所以m的值应该是01020304啊?恳请大神指教~~~

ianhom

问题1:

对于arm芯片来说（貌似32位芯片都适用），编译器默认情况下变量的地址是4字节对齐的，对于32位芯片这样存储数据比较有效率，所以在结构体C中，你第一个char一般定义在一个4字节的对齐位置上，而距离下一个对齐的位置有3个字节，第二个int占4字节，为了优化访问效率，就会将第二个int放到下一个对齐位置，那就会有3个空白字节，所以才会占用8个字节。c的结构中8个字节应该是 char，空，空，空，int，int，int，int。

而D重新设置了对齐方式“__packed”（一直不知道keil中是这个方式，iar中是#pragma pack（1）），这样就更紧凑一点，那d的结构就是char，int，int，int，int 的5个字节，但这样可以看出当访问int的时候不是4字节对齐（不太熟悉底层，看汇编貌似要访问两次然后拼凑），效率会低。所以在空间足够的情况下，还是采用4字节的方式，当然如果效率损失完全接受，但是对ram限制高，可以使用pack（1） 1字节对齐。
其次D的结构如果是int在前，char在后会更合理，正好对齐，所以结构体设计的时候也会考虑这些要素。

为什么结构体A 的char是按字节来，我个人的理解是char本来就会取4个字节然后再找到对应的字节，所以就把多个char就按1字节对齐就可以，而且char按4字节对齐存放的话，感觉对ram的利用率太低了。

此外发现，如果单独定义变量，在默认的pack情况下，8位的char可以定义在1字节对齐的地址上（所有地址），16位的short int可以定义在两字节对齐的地址上（0x0，0x2,0x04.。。。），32位的int可以定义在4字节对齐的地址上（0x0,0x4,0x8）。

liuchang

恳请路过的大神指教下,不胜感激~~~

ianhom

问题2：
我理解单个数据存放的顺序和栈增长的方向是不相关的，应该只和大小端有关系。
你可以看一下0x200003Ec是不是0x01，而0x200003ed是0x02，在栈中的模型应该是这样的
低地址
0x200003EC     01
0x200003ED     02
0x200003EE     03
0x200003EF     04
0x200003F0     05
0x200003F1     06
0x200003F2     07
0x200003F3     08
高地址

这样小端模式就是地位在低地址，高位在高地址，0x200003EC到0x200003EF这段数据按照int来解读，那就是0x04030201

liuchang

回复【3楼】ianhom:
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一直蒙受大神教诲,小弟铭记于心~~~