LINUX 下嵌入式笔试的重要的知识点(sizeof) zz 嵌入式软件, 知识点, LINUX, 公司

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LINUX 下嵌入式笔试的重要的知识点(sizeof)  zz

最近去了几家公司面试 LINUX 下嵌入式软件工程师，发现几个公司的笔试题目中有几个知识点是几乎是必考的知识点。在这里总结一下。     （1）：SIZEOF           1、定义：sizeof是C/C++中的一个操作符（operator）是也，简单的说其作用就是返回一个对象或者类型所占的内存字节数。           2、语法格式 sizeof有三种语法形式，如下：              1) 用于数据类型  sizeof( type_name ); // sizeof( 类型 );              2) 用于变量  sizeof( object ); // sizeof( 对象 );                           sizeof object; // sizeof 对象;             所以，             int i;             sizeof( i ); // ok             sizeof i; // ok             sizeof( int ); // ok             sizeof int; // error             注意：sizeof操作符不能用于函数类型，不完全类型或位字段。不完全类型指具有未知存储大小的数据类型，如未知存储大小的数组类型、未知内容的结构或联合类型、void类型等。　 　　如sizeof(max)若此时变量max定义为int　max(),sizeof(char_v)　若此时char_v定义为char　char_v　[MAX]且MAX未知，sizeof(void)都不是正确形式。           3、sizeof操作符的结果              sizeof操作符的结果类型是size_t，它在头文件中typedef为unsigned　int类型。该类型保证能容纳实现所建立的最大对象的字节大小。　 　　        1）若操作数具有类型char、unsigned　char或signed　char，其结果等于1。　 　　ANSI　C正式规定字符类型为1字节。　 　　        2）int、unsigned　int　、short　int、unsigned　short　、long　int　、unsigned　long　、 float、double、long　double类型的sizeof　在ANSI　C中没有具体规定，大小依赖于实现，一般可能分别为2、2、2、2、 4、4、4、8、10。　 　　        3）当操作数是指针时，sizeof依赖于编译器。例如Microsoft　C/C++7.0中，near类指针字节数为2，far、huge类指针字节数为4。一般Unix的指针字节数为4。　 　　        4）当操作数具有数组类型时，其结果是数组的总字节数。　 　　        5）联合类型操作数的sizeof是其最大字节成员的字节数。结构类型操作数的sizeof是这种类型对象的总字节数，包括任何垫补在内。　 　　让我们看如下结构：　 　　struct　{char　b;　double　x;}　a;　 　　在某些机器上sizeof（a）=12，而一般sizeof（char）+　sizeof（double）=9。　 　　这是因为编译器在考虑对齐问题时，在结构中插入空位以控制各成员对象的地址对齐。如double类型的结构成员x要放在被4整除的地址。　 　　       6）如果操作数是函数中的数组形参或函数类型的形参，sizeof给出其指针的大小。         4、sizeof与其他操作符的关系　 　　sizeof的优先级为2级，比/、%等3级运算符优先级高。它可以与其他操作符一起组成表达式。如i*sizeof（int）；其中i为int类型变量。　         5、sizeof的主要用途　 　　      1）sizeof操作符的一个主要用途是与存储分配和I/O系统那样的例程进行通信。例如：　 　　void　*malloc（size_t　size）,　 　　size_t　fread(void　*　ptr,size_t　size,size_t　nmemb,FILE　*　stream)。　 　　      2）sizeof的另一个的主要用途是计算数组中元素的个数。例如：　 　　void　*　memset（void　*　s,int　c,sizeof(s)）。　         6、建议　 　　由于操作数的字节数在实现时可能出现变化，建议在涉及到操作数字节大小时用sizeof来代替常量计算。          （2）sizeof用法           假设以后的程序都是32位C的程序。           int i=10;           在这里由于是32位的C 程序，故对于一个整型变量应该用32位来存放，           sizeof(i)为4字节;           sizeof(int)也为4字节;                     char a='b';           char b[]="hello,world";           char c[20]="hello,world";           char *p=b;           明显sizeof(a)为1字节;           b为数组名sizeof是求取数组所占内存的大小，故sizeof(b)为12，可能大家会注意到hello,world仅有11个字符，然而为什么要站12字节呢？ 这是因为在没有指定数组大小的时，为数组初始化后会在后面加上结束符;因此为12。           因为 p指针变量是一个地址，地址信息又用32位来存放，所以sizeof(p)为4;           sizeof(*p)为数组b的大小。;           由于在定义数组时指定了数组的大小sizeof(c)故为20，在这里hello,world仅为11字符，在后面回自动用0填充满整个数组;                    我们对sizeof有初步的了解了，再接下来看这样的一个结构          struct 1{               int a;            char b;             int c;          } ;         问sizeof(s1)等于多少?或许你是这样想的，char占1个字节，int占4个字节，那么加起来就应该是9。很可能你是错的！VC6中按默认设置得到的结果为12,在32位C中也为12。那仔细分析一下为什么为12吧!         如果是用那样来进行存储的的话，那么在读取这些变量时PC指针一会加4，而一会加1，一会又加4 ，PC加减没有一固定值，很明显影响系统的效率。在编译原理为了提高系统的效率采用了内存对齐技术。在后面详细分析内存对齐。         在这里主要看一下char在这里占的空间。这里是32为的程序，故int占4个字节，没有调整内存对齐的方式，故应该按照默认的方式进行内存对齐。在此结构里面应按照4个字节对齐效率最好。故char在这里占的空间也应该为4个字节。后面有3填充字节。         在分析下面的结构         struct s2{               int a;            char b;             int c;             s1  s；          } ;          sizeof(s2)等于多少? 为24字节。          ＃i nclude<stdio.h>          void print(char a[])          { printf("%d\n",sizeof(a));          }          main()          { char a[]="hello,world";            print(a);          }          运行的结果是什么呢？ 或许你会认为结果是12。在print(a)的实参仅仅将数组的地址传给形参，而不是将整个数组作为实参传递。所以既然形参接受的是一个地址，那结果应是4。                    字节对齐的细节和编译器实现相关，但一般而言，满足三个准则：             1) 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；             2) 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量（offset）都是成员大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节（internal adding）；             3) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节（trailing padding）。             对于上面的准则，有几点需要说明：            1) 前面不是说结构体成员的地址是其大小的整数倍，怎么又说到偏移量了呢因为有了第1点存在，所以我们就可以只考虑成员的偏移量，这样思考起来简单。想想为什么。 结构体某个成员相对于结构体首地址的偏移量可以通过宏offsetof()来获得，这个宏也在stddef.h中定义，如下： #define offsetof(s,m) (size_t)&(((s *)0)->m) 例如，想要获得S2中c的偏移量，方法为 size_t pos = offsetof(S2, c);// pos等于4            2) 基本类型是指前面提到的像char、short、int、float、double这样的内置数据类型，这里所说的“数据宽度”就是指其sizeof的大小。由于结构体的成员可以是复合类型，比如另外一个结构体，所以在寻找最宽基本类型成员时，应当包括复合类型成员的子成员，而不是把复合成员看成是一个整体。但在确定复合类型成员的偏移位置时则是将复合类型作为整体看待。           含位域结构体的sizeof 前面已经说过，位域成员不能单独被取sizeof值，我们这里要讨论的是含有位域的结构体的sizeof，只是考虑到其特殊性而将其专门列了出来。 C99规定int、unsigned int和bool可以作为位域类型，但编译器几乎都对此作了扩展，允许其它类型类型的存在。使用位域的主要目的是压缩存储，其大致规则为：           1) 如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于类型的sizeof大小，则后面的字段将紧邻前一个字段存储，直到不能容纳为止；           2) 如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大于类型的sizeof大小，则后面的字段将从新的存储单元开始，其偏移量为其类型大小的整数倍；           3) 如果相邻的位域字段的类型不同，则各编译器的具体实现有差异，VC6采取不压缩方式，Dev-C++采取压缩方式；           4) 如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩；           5) 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。 还是让我们来看看例子。 示例： struct BF1 { char f1 : 3; char f2 : 4; char f3 : 5; }; 其内存布局为： |_f1__|__f2__|_|____f3___|____| |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_| 0 3 7 8 1316 位域类型为char，第1个字节仅能容纳下f1和f2，所以f2被压缩到第1个字节中，而f3只 能从下一个字节开始。因此sizeof(BF1)的结果为2。 示例： struct BF2 { char f1 : 3; short f2 : 4; char f3 : 5; }; 由于相邻位域类型不同，在VC6中其sizeof为6，在Dev-C++中为2。 示例： struct BF3 { char f1 : 3; char f2; char f3 : 5; }; 非位域字段穿插在其中，不会产生压缩，在VC6和Dev-C++中得到的大小均为3。         联合体的sizeof 结构体在内存组织上是顺序式的，联合体则是重叠式，各成员共享一段内存，所以整个联合体的sizeof也就是每个成员sizeof的最大值。结构体的成员也可以是复合类型，这里，复合类型成员是被作为整体考虑的。 所以，下面例子中，U的sizeof值等于sizeof(s)。 union U { int i; char c; S1 s; }；               --------－补充－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 参数为结构或类。Sizeof应用在类和结构的处理情况是相同的。但有三点需要注意： 第一、结构或者类中的静态成员不对结构或者类的大小产生影响，因为静态变量的存储位置与结构或者类的实例地址无关。 第二、没有成员变量的结构或类的大小为1，因为必须保证结构或类的每一个实例在内存中都有唯一的地址。 第三、类中含有虚函数的情况，虚函数表指针占用4个字节大小，并且放在类的开头。即虚函数在类中的位置对类的大小无影响，其始终是在最前面的。 下面举例说明， 1、Class Test{int a;static double c};//sizeof(Test)=4. 2、Test *s;//sizeof(s)=4,s为一个指针。 3、Class test1{ };//sizeof(test1)=1; 4、class   A {    double  a;    char  b;    virtual   p(){}; };//sizeof(A)=24，因为类中有虚函数，所以等价于下面： class A {     void *p; //虚函数表指针     double a;     char  b; };