Linux C编程--sizeof面试题选

末蓝、 2022-07-16 12:42 249阅读 0赞

结构体和共用体的内存分配是[C语言][C]的一个难点，也是面试题中的热点。  
示例1：  
Union data1  
\{  
double d;  
int i;  
char c1;  
char c2\[9\];  
\};

sizeof(union data1)的值为16.在编译器默认设置的情况下，该共用体最大基本类型为double,它占8字节，所以此共用体以8来对齐。字符数组c2占9个字节，那么整个共用体应该占9个字节，但按照对齐原则，实际分配给它的内存为16字节。

如果是：

struct data1

double  d;
    
     int         i;
    
     char      c1;
    
     char      c2[9];

\};

sizeof(struct data1)的值为24，首先按照存储大小，该结构体所占存储空间为：8+4+1+9=22字节，这个结构体也是以8对齐，因此实际分配的是24字节。

示例2：

Union data2  
\{  
int i;  
char c1;  
char c2\[9\];  
\};

sizeof(union data2)的值为12，该共用体占内存空间最大的基本数据类型为int,其长度为4，所以该共用体以4来对齐。该共用体的长度取决于字符c2，其长度为9，9不是4的倍数，要进行对齐，因此实际分配的存储空间为12.

struct data2

int         i;
    
     char      c1;
    
     char      c2[9];

\};

sizeof(struct data2)的值为16，与上面共用体一样，该结构体以4对齐。按照存储大小，该结构体所占存储空间为：4+1+9=14，14不是4的倍数，进行对齐，对齐后的值为16.

示例3：

Union data3  
\{  
char c1;  
char c2\[3\];  
\};

sizeof(union data3)的值为3，该共用体占内存空间最大的基本数据类型为chart,其长度为1，所以该共用体以1来对齐。该共用体的长度取决于字符c2，其长度为3，因此分配的存储空间为3.

struct data3

char      c1;
    
     char      c2[2];

\};

sizeof(struct data3)的值为3，与上面共用体一样，该结构体以1对齐。按照存储大小，该结构体所占存储空间为：1+2=3字节。

示例4：

struct inner

char c1;

double d;

char c2;

\};

这个结构体显然是8字节对齐的，在给c1分配存储空间时，考虑到对齐，分配给c1的字节数就是8，然后给d分配8字节，最后给c2分配时，因为也要以8对齐，所以也分配了8个字节的存储空间。所以sizeof(struct inner)值为24.

如果是：

struct inner

char c1;

char c2;

double d;

\};

当然这个结构体也是以8字节对齐的，编译器编译程序时，给c1、c2分配存储空间没有必要各自给它们分配8字节，只要8字节就可以了。给d分配8字节，所以sizeof(struct inner)值为16.

struct inner

char c1;

double d;

char c2;

\};

union data4

struct   inner t1;
    
      int            i;
    
      char         c;
    
    };

由于data4共用体中有一个inner结构体，所以最大的基本数据类型为double,因此以8字节对齐。共用体的存储长度取决于t1，而t1长度为24，因此sizeof(union data4)的值为24.

struct inner

char c1;

double d;

char c2;

\};

struct data4

struct   inner t1;
    
      int            i;
    
      char         c;
    
    };

data4结构体中有一个inner结构体，所以以8对齐，变量i和c共分配8字节就可以了，因此sizeof(struct data4)的值为32.

示例5：

struct data

int       a;
    
      long    b;
    
      double  c;
    
      float     d;
    
      char     e;
    
      short    f;

\}d;

这个结构体所占的字节数是多少呢？这里假设long所占字节数为4字节，short占2字节。这个结构体与示例4中第二个struct inner类似。首先这个结构体是以8字节对齐的，因为最长基本数据类型为double，它占8字节，d、e、f、总和为7个字节。分配存储空间时，成员 a和b各分配4字节，d分配4字节，f分配2字节，e也分配2字节。d、e、f总和刚好占8个字节，所以sizeof(struct data)值为24.

struct data

int       a;
    
      long    b;
    
      double  c;
    
      float     d;
    
      char     e[3];
    
      short    f;

\}d;

sizeof(struct data)值为32.

例1：对于一个频繁使用的短小函数，在C语言中最好用什么实现？

答：最好用宏定义，这样可以节省调用函数的开销，效率最高。

例2：已知一个数组table，写一个宏定义，求出数组的元素个数

答：\#define NTBL (sizeof(table)/sizeof(table\[0\]))

对于数组，sizeof(table)获取数组的总长度，而sizeof(table\[0\])是数组第一个元素所占的长度。当然若是可以用strlen()函数也行。

例3：给定结构

struct A

unsigned short t:4;
    
      unsigned short k:4;
    
      unsigned short i:8;
    
      unsigned long m;
    
    };

问sizeof(A)的值。

程序分析：unsigned short 一般占2个字节，unsigned long一般占4个字节，结构体A以4字节对齐，A中成员t、k、i共占4+4+8=16位，由于要内存对齐，实际那三个成员共占32位即4字节，成员m占4字节，因此sizeof(A)=8.

例4：求函数返回值，输入x=9999

int func(int x)

int count=0;
    
     while(x)
    
          {
    
             count ++;
    
             x=x&(x-1);
    
           }
    
       return count;

程序分析：这是统计9999的二进制形式中有多少个1的函数。9999=9\*1024+512+256+15，2\*1024的二进制表示中含有1的 个数为2；512的二进制表示中含有1的个数为1；256的二进制表示中含有1的个数为1；15的二进制表示中含有1的个数为4；故共有1的个数为8，结 果为8 。1000（2）-1（2）=0111（2），正好是原数取反，用这种方法来求1的个数是高效率的。

例5：已知运行这个程序的主机中数据类型long占8字节，请分析程序的运行结果。

#include<stdio.h>
    
    int main()
    
    {
    
       struct data
    
          {
    
              long l;
    
              char *s;
    
             short int  i;
    
              char    c;
    
              short int  a[5];
    
    
    
            }d;
    
           struct data *p=&d;
    
          printf("%d\n",sizeof(d));
    
          printf("%x\t%x\n",p,p+1);
    
          printf("%x\t%x\n",p,(char *)p+1);
    
          printf("%x\t%x\n",p,(long *)p+1);
    
       return 0;
    
     }

运行结果：

32
    
        bffff60     bffff80
    
        bffff60     bffff61
    
        bffff60     bffff64

程序分析：struct data以8个字节对齐，long类型的成员1分配8个字节。s、i、c、a原本分别占4、2、1、10个字节。由于考虑到对齐，s分配4个字节，i分配 2个字节，c分配2个字节，此时刚好用完8个字节。a原本分配10个字节，由于考虑到对齐，要使整个结构体所占的存储空间是8的倍数，所以分配给它16个 字节。因此结构体data占8+4+4+2+16=32个字节。

第二条printf语句，p+1中的加1并不是加1个字节，而是1个struct data的长度，16进制下，bffff60+20(十进制数32以十六进制数表示是20)=bffff80.

第三条printf语句，p+1中的加1，由于对指针p进行了强制类型转换，使p指向char类型的数据，此时的加1就是加上1个char类型的长度，因此p+1的输出是bffff61.

第四条语句分析与第三条类似

[C]: http://lib.csdn.net/base/c