[免费下载 c语言深度解剖[1]-第14节

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从而造成这个结构在你的发行的　
DLL中使用某种对齐方式，而在第三方开发者哪里却使用
另外一种对齐方式。这将会导致重大问题。

比如，TestStruct1结构，我们的　
DLL使用默认对齐选项，对齐为　
c100000000；s00000002；c200000004；i　
00000008，同时　
sizeof（TestStruct1）的值为　
12。
而第三方将对齐选项关闭，导致　
c100000000；s00000001；c200000003；i　
00000004，同时　
sizeof（TestStruct1）的值为　
8。

除此之外我们还可以利用#pragma　
pack（）来改变编译器的默认对齐方式（当然一般编译器


也提供了一些改变对齐方式的选项，这里不讨论）。

使用指令#pragma　
pack　
（n），编译器将按照　
n个字节对齐。

使用指令#pragma　
pack　
（），编译器将取消自定义字节对齐方式。

在#pragma　
pack　
（n）和#pragma　
pack　
（）之间的代码按　
n个字节对齐。

但是，成员对齐有一个重要的条件　
；即每个成员按自己的方式对齐。也就是说虽然指定了
按　
n字节对齐；但并不是所有的成员都是以　
n字节对齐。其对齐的规则是　
；每个成员按其类型
的对齐参数（通常是这个类型的大小）和指定对齐参数（这里是　
n字节）中较小的一个对齐，即：　
min（　
n；sizeof（　
item　
））。并且结构的长度必须为所用过的所有对齐参数的整数倍；不够就补空
字节。看如下例子：　


#pragma　
pack（8）　


structTestStruct4　


｛　
char　
a；　
long　
b；　


｝；　


structTestStruct5　


｛　
char　
c；　
TestStruct4　
d；　
longlonge；　


｝；　


#pragma　
pack（）

问题：　


A）；sizeof（TestStruct5）=？　


B）；TestStruct5的　
c后面空了几个字节接着是　
d？　
TestStruct4中；成员　
a是　
1字节默认按　
1字节对齐；指定对齐参数为　
8；这两个值中取　
1；a
按　
1字节对齐；成员　
b是　
4个字节；默认是按　
4字节对齐；这时就按　
4字节对齐；所以　
sizeof（TestStruct4）应该为　
8；　


TestStruct5中；c和　
TestStruct4中的　
a一样；按　
1字节对齐；而　
d是个结构；它是　
8个字节；它
按什么对齐呢？对于结构来说；它的默认对齐方式就是它的所有成员使用的对齐参数中最大
的一个；TestStruct4的就是　
4。所以；成员　
d就是按　
4字节对齐。成员　
e是　
8个字节；它是默认按　
8
字节对齐；和指定的一样；所以它对到　
8字节的边界上；这时；已经使用了　
12个字节了；所以又添
加了　
4个字节的空；从第　
16个字节开始放置成员　
e。这时；长度为　
24；已经可以被　
8（成员　
e按　
8
字节对齐）整除。这样；一共使用了　
24个字节。内存布局如下（*表示空闲内存，1表示使用内存。

单位为　
1byete）：　
a　
b　
TestStruct4的内存布局：1***；1111；　
c　
TestStruct4。a　
TestStruct4。b　
d　
TestStruct5的内存布局：　
1***；　
1***；　
1111；　
****，11111111　



这里有三点很重要：
首先，每个成员分别按自己的方式对齐；并能最小化长度。
其次，复杂类型（如结构）的默认对齐方式是它最长的成员的对齐方式；这样在成员是复杂
类型时；可以最小化长度。
然后，对齐后的长度必须是成员中最大的对齐参数的整数倍；这样在处理数组时可以保
证每一项都边界对齐。

补充一下；对于数组；比如：char　
a＇3＇；它的对齐方式和分别写　
3个　
char是一样的。也就是说
它还是按　
1个字节对齐。如果写：　
typedef　
charArray3＇3＇；Array3这种类型的对齐方式还是按　
1
个字节对齐；而不是按它的长度。

但是不论类型是什么；对齐的边界一定是　
1；2；4；8；16；32；64。。。。中的一个。

另外，注意别的#pragma　
pack的其他用法：　


#pragma　
pack（push）　
//保存当前对其方式到　
packingstack　


#pragma　
pack（push；n）等效于　


#pragma　
pack（push）　


#pragma　
pack（n）　
//n=1；2；4；8；16保存当前对齐方式，设置按　
n字节对齐　


#pragmapack（pop）　
//packingstack出栈，并将对其方式设置为出栈的对齐方

3。7；#运算符　
#也是预处理？是的，你可以这么认为。那怎么用它呢？别急，先看下面例子：　


#defineSQR（x）　
printf（〃Thesquareof　
x　
is％d。n〃；（（x）*（x）））；

如果这样使用宏：　


SQR（8）；

则输出为：　


Thesquareof　
x　
is64。
注意到没有，引号中的字符　
x被当作普通文本来处理，而不是被当作一个可以被替换的语言
符号。

假如你确实希望在字符串中包含宏参数，那我们就可以使用　
“#”，它可以把语言符号转
化为字符串。上面的例子改一改：　


#defineSQR（x）　
printf（〃Thesquareof　
〃#x〃　
is％d。n〃；（（x）*（x）））；

再使用：　


SQR（8）；

则输出的是：　


Thesquareof　
8　
is64。
很简单吧？相信你现在已经明白#号的使用方法了。


3。8，##预算符
和#运算符一样，##运算符可以用于宏函数的替换部分。这个运算符把两个语言符号组


合成单个语言符号。看例子：　


#define　
XNAME（n）　
x##n

如果这样使用宏：　


XNAME（8）

则会被展开成这样：　


x8

看明白了没？##就是个粘合剂，将前后两部分粘合起来。


第四章指针和数组

几乎每次讲课讲到指针和数组时，我总会反复不停的问学生：到底什么是指针？什么
是数组？他们之间到底是什么样的关系。从几乎没人能回答明白到几乎都能回答明白，需
要经历一段“惨绝人寰”的痛。指针是　
C/C＋＋的精华，如果未能很好地掌握指针，那　
C/C＋＋
也基本等于没学。可惜，对于刚毕业的计算机系的学生，几乎没有人真正完全掌握了指针
和数组、以及内存管理，甚至有的学生告诉我说：他们老师认为指针与数组太难，工作又
少用，所以没有讲解。对于这样的学校与老师，我是彻底的无语。我没有资格去谴责或是
鄙视谁，只是窃以为，这个老师肯怕自己都未掌握指针。大学里很多老师并未真正写过多
少代码，不掌握指针的老师肯定存在，这样的老师教出来的学生如何能找到工作？而目前
市面上的书对指针和数组的区别也是几乎避而不谈，这就更加加深了学生掌握的难度。我
平时上课总是非常细致而又小心的向学生讲解这些知识，生怕一不小心就讲错或是误导了
学生。还好，至少到目前为止，我教过的学生几乎都能掌握指针和数组及内存管理的要点，
当然要到能运用自如的程度还远远不够，这需要大量的写代码才能达到。另外需要说明的
是，讲课时为了让学生深刻的掌握这些知识，我举了很多各式各样的例子来帮助学生理解。
所以，我也希望读者朋友能好好体味这些例子。

三个问题：　


A），什么是指针？　
B），什么是数组？　
C），数组和指针之间有什么样的关系？
4。1，指针
4。1。1，指针的内存布局
先看下面的例子：　


int*p；

大家都知道这里定义了一个指针　
p。但是　
p到底是什么东西呢？还记得第一章里说过，
“任何一种数据类型我们都可以把它当一个模子”吗？p，毫无疑问，是某个模子咔出来的。
我们也讨论过，任何模子都必须有其特定的大小，这样才能用来“咔咔咔”。那咔出　
p的这
个模子到底是什么样子呢？它占多大的空间呢？现在用　
sizeof测试一下（　
32位系统）：sizeof

（p）的值为　
4。嗯，这说明咔出　
p的这个模子大小为　
4个　
byte。显然，这个模子不是“　
int”，
虽然它大小也为　
4。既然不是“　
int”那就一定是“　
int*”了。好，那现在我们可以这么理解
这个定义：
一个“　
int*”类型的模子在内存上咔出了　
4个字节的空间，然后把这个　
4个字节大小的


空间命名为　
p，同时限定这　
4个字节的空间里面只能存储某个内存地址，即使你存入别的任
何数据，都将被当作地址处理，而且这个内存地址开始的连续　
4个字节上只能存储某个　
int
类型的数据。

这是一段咬文嚼字的说明，我们还是用图来解析一下：　


4bytepp4p0x0000FF00100x0000FF00int0x0000FF00p4bytep
如上图所示，我们把　
p称为指针变量　
；p里存储的内存地址处的内存称为　
p所指向的内存。
指针变量　
p里存储的任何数据都将被当作地址来处理。

我们可以简单的这么理解：一个基本的数据类型（包括结构体等自定义类型）加上　
“*”
号就构成了一个指针类型的模子。这个模子的大小是一定的，与“　
*”号前面的数据类型无
关。“*”号前面的数据类型只是说明指针所指向的内存里存储的数据类型。所以，在　
32位
系统下，不管什么样的指针类型，其大小都为　
4byte。可以测试一下　
sizeof（void　
*）。

4。1。2，“*”与防盗门的钥匙
这里这个“　
*”号怎么理解呢？举个例子：当你回到家门口时，你想进屋第一件事就是
拿出钥匙来开锁。那你想想防盗门的锁芯是不是很像这个　
“*”号？你要进屋必须要用钥匙，
那你去读写一块内存是不是也要一把钥匙呢？这个“　
*”号就是不是就是我们最好的钥匙？
使用指针的时候，没有它，你是不可能读写某块内存的。

4。1。3，int　
*p　
=NULL和*p　
=NULL有什么区别？
很多初学者都无法分清这两者之间的区别。我们先看下面的代码：　


int*p　
=　
NULL；
这时候我们可以通过编译器查看　
p的值为　
0x00000000。这句代码的意思是：定义一个指针
变量　
p，其指向的内存里面保存的是　
int类型的数据；在定义变量　
p的同时把　
p的值设置为　
0x00000000，而不是把*p的值设置为　
0x00000000。这个过程叫做初始化，是在编译的时候
进行的。


明白了什么是初始化之后，再看下面的代码：　


int*p；　


*p　
=　
NULL；
同样，我们可以在编译器上调试这两行代码。第一行代码，定义了一个指针变量　
p，其指向
的内存里面保存的是　
int类型的数据；但是这时候变量　
p本身的值是多少不得而知，也就是
说现在变量　
p保存的有可能是一个非法的地址。第二行代码，给　
*p赋值为　
NULL，即给　
p
指向的内存赋值为　
NULL；但是由于　
p指向的内存可能是非法的，所以调试的时候编译器可
能会报告一个内存访问错误。这样的话，我们可以把上面的代码改写改写，使　
p指向一块合
法的内存：　


inti　
=10；　


int*p　
=　
&i；　


*p　
=　
NULL；
在编译器上调试一下，我们发现　
p指向的内存由原来的　
10变为　
0了；而　
p本身的值，即内
存地址并没有改变。

经过上面的分析，相信你已经明白它们之间的区别了。不过这里还有一个问题需要注
意，也就是这个　
NULL。初学者往往在这里犯错误。

注意　
NULL就是　
NULL，它被宏定义为　
0：　


#defineNULL0
很多系统下除了有　
NULL外，还有　
NUL（VisualC＋＋6。0上提示说不认识　
NUL）。NUL是　
ASCII
码表的第一个字符，表示的是空字符，其　
ASCII码值为　
0。其值虽然都为　
0，但表示的意思
完全不一样。同样，NULL和　
0表示的意思也完全不一样。一定不要混淆。

另外还有初学者在使用　
NULL的时候误写成　
null或　
Null等。这些都是不正确的，C语
言对大小写十分敏感啊。当然，也确实有系统也定义了　
null，其意思也与　
NULL没有区别，
但是你千万不用使用　
null，这会影响你代码的移植性。

4。1。4，如何将数值存储到指定的内存地址
假设现在需要往内存　
0x12ff7c地址上存入一个整型数　
0x100。我们怎么才能做到呢？我
们知道可以通过一个指针向其指向的内存地址写入数据，那么这里的内存地址　
0x12ff7c其
本质不就是一个指针嘛。所以我们可以用下面的方法：　


int*p　
=　
（int*）0x12ff7c；　


*p　
=　
0x100；

需要注意的是将地址　
0x12ff7c赋值给指针变量　
p的时候必须强制转换。至于这里为什
么选择内存地址　
0x12f