C语言练习题

C语言练习题

题目一

#include 
//VS2022,默认对齐数为8字节
union Un
{
	short s[7];
	int n;
};

int main()
{
	printf("%zd", sizeof(union Un));
	return 0;
}

代码运行结果:>
16

sizeof计算的是联合体的大小，联合体的大小并不是联合体成员中最大的那个，联合体也是有对齐的
在上述代码中，联合体中有两个成员，short s[7]，占14字节，对齐数为1，int n，和short s[7],共用空间，对齐数为4，14字节并非联合体中最大对齐数4的整数倍，所以将对齐至16字节

题目二

#include 
//VS2022,默认对齐数为8字节
typedef struct {
	int a;
	char b;
	short c;
	short d;
}AA_t;

int main()
{
	printf("%zd", sizeof(AA_t));
}

代码运行结果:>
12

上述问题设计结构体内存对齐

1. 结构体第一个成员对齐至偏移量为0的位置
2. 其他成员按照取默认对齐数与改成员的大小的较小值对齐，且对齐至整数倍
3. 结构体的总大小为最大对齐数的整数倍
   
   在上述代码中
   a 为结构体第一个成员位于偏移量为0的位置，且占4个字节
   b 的大小为1字节，默认对齐数为8，取较小值1，取对齐数1的整数倍，也就是偏移量为4的位置，占1个字节
   c 的大小为2字节，默认对齐数为8，取较小值2，取对齐数2的整数倍，也就是偏移量为6的位置，占2个字节
   d 的大小为2字节，默认对齐数为8，取较小值2，取对齐数2的整数倍，也就是
   偏移量为8的位置，占2个字节
   总大小为10字节，10字节不是最大对齐数4的倍数，对齐至12字节

题目三

#include 
#pragma pack(4)
/*编译选项，表示4字节对齐 平台：VS2022。语言：C语言*/
//假设long 是4个字节
int main(int argc, char* argv[])
{
    struct tagTest1
    {
        short a;
        char b;
        long c;
        long d;
    };
    struct tagTest2
    {
        long a;
        short b;
        char c;
        long d;
    };
    struct tagTest3
    {
        short a;
        long b;
        char c;
        long d;
    };
    struct tagTest1 stT1;
    struct tagTest2 stT2;
    struct tagTest3 stT3;

    printf("%zd %zd %zd", sizeof(stT1), sizeof(stT2), sizeof(stT3));
    return 0;
}
#pragma pack()

代码运行结果:>
12 12 16

#program是用于修改默认对齐数

#program pack(4)  //修改默认对齐数
#program pack( )  //取消设置的对齐数，还原为默认对齐数

stT1

第一个成员a位于偏移量为0的位置
第二个成员b的大小为1字节，默认对齐数为4，取较小值1，对齐至1的整数倍，也就是偏移量为3的位置
第三个成员c的大小为4字节，默认对齐数为4，取较小值4，对齐至4的整数倍，也就是偏移量为4的位置
第四个成员d的大小为4字节，默认对齐数为4，取较小值4，对齐至4的整数倍，也就是偏移量为8的位置
总大小为12字节，为最大对齐数4的整数倍，所以stT1的大小为12字节

stT2

第一个成员a位于偏移量为0的位置
第二个成员b的大小为2字节，默认对齐数为4，取较小值2，对齐至2的整数倍，也就是偏移量为4的位置
第三个成员c的大小为1字节，默认对齐数为4，取较小值1，对齐至1的整数倍，也就是偏移量为6的位置
第四个成员d的大小为4字节，默认对齐数为4，取较小值4，对齐至4的整数倍，也就是偏移量为8的位置
总大小为12字节，为最大对齐数4的整数倍，所以stT2的大小为12字节

stT3

第一个成员a位于偏移量为0的位置
第二个成员b的大小为4字节，默认对齐数为4，取较小值4，对齐至4的整数倍，也就是偏移量为4的位置
第三个成员c的大小为1字节，默认对齐数为4，取较小值1，对齐至1的整数倍，也就是偏移量为8的位置
第四个成员d的大小为4字节，默认对齐数为4，取较小值4，对齐至4的整数倍，也就是偏移量为12的位置
总大小为16字节，为最大对齐数4的整数倍，所以stT2的大小为16字节

结论
相同大小的结构体成员位于不同位置，结构体的总大小不一样，建议让占⽤空间⼩的成员尽量集中在⼀起

题目四

//VS2022 X64
#define MAX_SIZE A+B
struct _Record_Struct
{
  unsigned char Env_Alarm_ID : 4;
  unsigned char Para1 : 2;
  unsigned char state;
  unsigned char avail : 1;
}*Env_Alarm_Record;
struct _Record_Struct *pointer = (struct _Record_Struct*)malloc(sizeof(struct _Record_Struct) * MAX_SIZE);

当A=2， B=3时，pointer分配（ 9 ）个字节的空间

解释：
#define是在C和C++中使用的预处理器指令，用于创建宏。编译器在执行代码时，会将define定义的标识符全都替换成相应的值

先计算位段的大小

冒号后的数字表示bit位，在VS2022中，位段的内存分配是从右到左的，其次遇到不够的时候，直接舍去

Env_Alarm_ID 占4个bit位，Para1 占2个bit位，第一个字节剩1个bit位不够下一个成员，舍去这一个bit位
state 占8个bit位，第二个字节分配给state使用
avail 占1个bit位，第三个字节中的一个bit位给avail 使用
总共占3个字节

sizeof(struct _Record_Struct）计算结果为8

题目给出A = 2 B = 3
sizeof(struct _Record_Struct) * MAX_SIZE 其中的 MAX_SIZE 会被替换为A + B
也就是 3 * 2 +3 ，计算结果为9

malloc为动态内存开辟，如果开辟成功则返回一个指针，开辟失败则返回一个NULL，返回的类型为void*

struct _Record_Struct *pointer = (struct _Record_Struct*)malloc(sizeof(struct _Record_Struct) * MAX_SIZE);

整句代码的意思为给pointer初始化赋值一个指针，指针指向的内容为开辟好的9字节的内存空间

题目五

在X86下，小端字节序存储

#include
int main()
{
  union
  {
    short k;
    char i[2];
  }*s, a;
  s = &a;
  s->i[0] = 0x39;
  s->i[1] = 0x38;
  printf("%x\n", a.k);
  return 0;
}

代码运行结果:>
3839

解释：

short 和 char i [2] 共用空间，打印的是16进制的a.k，也就是打印两个字节的内容
由于是小端存储，在低地址存放的是低位字节，高地址存放高位字节的内容，也就是倒着存放的，举例：0x11223344在内存中是 44 33 22 11
所以打印的结果为3839

题目六

enum ENUM_A
{
  X1,
  Y1,
  Z1 = 255,
  A1,
  B1,
};
enum ENUM_A enumA = Y1;
enum ENUM_A enumB = B1;
printf("%d %d\n", enumA, enumB);

代码运行结果:>
1 257

枚举成员变量默认为从0开始，依次递增1
也就是说
X1 = 0
Y1 = 2
Z1 = 255
A1 = 256
B1 = 257
所以打印结果为1 257

题目八

#include 
int main()
{
    unsigned char puc[4];
    struct tagPIM
    {
        unsigned char ucPim1;
        unsigned char ucData0 : 1;
        unsigned char ucData1 : 2;
        unsigned char ucData2 : 3;
    }*pstPimData;
    pstPimData = (struct tagPIM*)puc;
    memset(puc, 0, 4);
    pstPimData->ucPim1 = 2;
    pstPimData->ucData0 = 3;
    pstPimData->ucData1 = 4;
    pstPimData->ucData2 = 5;
    printf("%02x %02x %02x %02x\n", puc[0], puc[1], puc[2], puc[3]);
    return 0;
}

代码运行结果:>
02 29 00 00

位段总共占2个字节的空间，其中ucPim1占了1个字节，ucData0 占了1个bit位，ucData1 占了2个bit位，ucData2 占了3个bit位

2 的二进制为 0010 可以全部存入 ucPim1
3 的二进制为 0011 只能存1bit位到 ucData0
4 的二进制为 0100 只能存2bit位到 ucData1
5 的二进制为 0101 只能存3bit位到 ucData2
将值存入puc数组中，且数组默认元素为0

所以
第一个字节中的内容为 0000 0010 转为16进制为 0x02
第二个字节中的内容为 0010 1001 转为16进制为 0x29
第三个字节没被修改为0
第四个字节没被修改为0

%02x打印16进制，如果小于宽度2则补0
所以打印结果为 02 29 00 00