面经--C语言——sizeof和strlen，数组和链表，#include ＜＞和 #include ““ #define 和typedef 内存对齐概述

sizeof 和 strlen

数组和链表

总结

• 数组 是一种高效的、固定大小的线性数据结构，适合需要快速访问的场景，但它不适合频繁的插入和删除操作。
• 链表 适合需要频繁动态插入和删除的场景，尽管它的访问速度较慢，但它提供了更大的灵活性，尤其在内存使用方面。

#include <>和 #include “”

#define 和typedef

#define 和 typedef 都是 C/C++ 中常用的预处理指令和关键字，主要用于定义常量、宏和类型别名。它们有不同的功能和使用方式，下面是详细的比较：

内存对齐概述

内存对齐（Memory Alignment）是计算机体系结构中对数据存储方式的一种要求，它规定了数据类型的存储地址必须是某个特定值的倍数。

在现代计算机中，通常要求数据按照一定的对齐方式存储，例如 4 字节对齐、8 字节对齐等。对齐通常会影响结构体和数组的内存布局，从而决定其内存占用的大小。

对齐规则

1. 基本对齐规则：

   • 每个数据类型的存储地址应当是该数据类型大小的倍数。例如：
     • char 类型通常是 1 字节，通常可以存储在任何地址。
     • int 类型通常是 4 字节，存储地址必须是 4 的倍数。
     • double 类型通常是 8 字节，存储地址必须是 8 的倍数。

2. 结构体对齐：

   • 对结构体中的成员进行对齐时，结构体的总大小将是最大成员对齐要求的倍数。
   • 结构体中每个成员的起始地址需要满足其对齐要求。如果某个成员的起始地址不符合其对齐要求，编译器会在它和下一个成员之间插入填充字节（padding bytes）来保证对齐。

3. 结构体总大小：

   • 结构体的总大小应该是最大对齐要求的倍数。如果结构体中的成员总和大小不满足最大对齐要求，编译器会在结构体末尾添加填充字节，以使结构体的总大小是对齐要求的倍数。

示例：结构体的内存对齐

考虑以下代码：

#include <stdio.h>

typedef struct {
    char c;    // 1 字节
    int i;     // 4 字节
    double d;  // 8 字节
} Example;

分析：

• char c 占 1 字节。
• int i 占 4 字节。
• double d 占 8 字节。

在 Example 结构体中：

• char c 需要 1 字节，但是由于 int 需要 4 字节对齐，编译器会在 char c 后插入 3 个填充字节，使 int i 能够正确地以 4 字节对齐。
• int i 占 4 字节，按照 4 字节对齐。
• double d 占 8 字节，按照 8 字节对齐。
• 结构体的总大小应是 8 的倍数（由于 double 的 8 字节对齐要求）。因此，结构体的总大小会扩展到 24 字节（1 + 3 + 4 + 8 + 8 的填充）。

结果：该结构体的大小是 24 字节，而不是成员大小的总和 13 字节。

内存对齐的常见规则：

填充字节的计算

考虑以下结构体定义：

typedef struct {
    char c;    // 1 字节
    int i;     // 4 字节
} MyStruct;

1. char c 占 1 字节，紧接着是 int i，但是 int 类型要求 4 字节对齐。因此，编译器会在 char 后插入 3 个填充字节，使 int 的起始地址是 4 的倍数。

2. 所以，int i 占 4 字节，整个结构体的大小需要为 4 字节对齐。因此，结构体的总大小将是 8 字节。

对齐影响的实际例子

#include <stdio.h>

typedef struct {
    char c;
    int i;
    double d;
} Example;

int main() {
    printf("Size of Example: %zu\n", sizeof(Example));
    return 0;
}

假设：

• char c 占 1 字节。
• int i 占 4 字节（要求 4 字节对齐）。
• double d 占 8 字节（要求 8 字节对齐）。

计算结构体内存：

1. char c 占 1 字节。
2. 插入 3 字节填充，使 int i 能够 4 字节对齐。
3. int i 占 4 字节。
4. double d 占 8 字节，且由于对齐要求，double 的起始地址必须是 8 的倍数。
5. 结构体的总大小会被扩展到 16 字节，以满足 8 字节对齐。

输出结果：

Size of Example: 16

以最大类型所占内存分配内存空间。