内存对齐相关面试题

题目一

#pragma pack (4)
unsigned short* pucchararray[10][10];
typedef union unRec
{
unsigned long L1;
unsigned short S2[7];
unsigned char C3;
}REC_S;
REC_S stmax, *pstmax;
int main()
{

printf("%d\n", sizeof(pucchararray));
printf("%d\n", sizeof(stmax));
printf("%d\n", sizeof(pstmax));
printf("%d\n", sizeof(*pstmax));

system("pause");
return 0;
}

首先题目是考察联合体的内存对齐，联合体的内存存放是共用一段连续的内存空间。所以联合体的大小至少得是最大成员的大小，由于内存对齐所以联合体的大小必须是最大对齐数的整数倍。

本题中第一个指针数组，是一个10*10大小的数组每一个元素都是指针，所以是400.

第二个stmax是一个结构体变量，所以他的大小就是结构体的大小即16.

第三个pstmax是一个结构体指针，为4个字节大小。

第四个*pstmax，对该结构体指针解引用，得到该结构体的大小，16.

题目二

3.

struct BBB
{
long A1;
char A2;
char A3;
long A4;
long A5;
}*p;
int main()
{
p = (struct BBB*)0x100000;
printf("%d\n", sizeof(struct BBB));
printf("%#x\n", p + 0x1);
printf("%#x\n",(unsigned long) p + 0x1);
printf("%#x\n",(unsigned long *) p + 0x1);
printf("%#x\n", (char *)p + 0x1);
system("pause");
return 0;
}

本题目考察了结构体的内存对齐及对指针的运算（默认4字节对齐）。首先先求出该结构体的大小。

默认第一个变量对齐，占4字节，第二三个变量可以直接存放，各占1字节，第四个变量要偏移到偏移量为8处，占4字节，第五个变量此时已对齐，占4字节。此时该结构体大小为16，并且结构体大小要是最大对齐数的整数倍，即是4的整数倍，仍是16.

所以该题目中设置了一个结构体指针，并将该指针的指向改为0x100000.

p + 0x1：对指针+1，是加上其指向类型的大小，所以加16，16进制表示为:0x1000010.

(unsigned long) p + 0x1:将指针强转为无符号长整形，对其加1，就是+1，即0x100001.

（unsigned long *) p + 0x1：将指针强转为无符号整形指针类型，对指针加1，仍然是加上其所指向类型的大小，long的大小4，即0x100004.

(char *)p + 0x1：将指针强转为字符指针类型，对指针加1，加上其所指类型的大小，就是1，即0x100001.

结果如图所示：

题目三

struct AAA
{
//位段不用对齐
unsigned char c1 : 1;
unsigned char c2 : 2;
unsigned char c3 : 6;
unsigned char c4 : 4;
unsigned char c5;
unsigned char c6 : 4;
unsigned char c7;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct AAA));

system("pause");
return 0;
}

位段在内存中的存储是按照比特位存储，当该申请类型的上一个字节的比特位够存时可以直接存入，不够时就要重新开辟新的字节。并且，最值得注意的一点，位段不需要对齐。

这道题目用一张图可以来说明他的内存存储。

题目四

int main()
{
unsigned char uc[4];
struct PIM
{
unsigned char c1;
unsigned char data0 : 1;
unsigned char data1 : 2;
unsigned char data2 : 3;
}*pst;
pst = (struct PIM*)uc;
memset(uc, 0, 4);
pst->c1 = 2;
pst->data0 = 3;
pst->data1 = 4;
pst->data2 = 5;
printf("%02x %02x %02x %02x", uc[0], uc[1], uc[2], uc[3]);
system("pause");
return 0;
}

本题仍然考察了位段，位段都是按照比特位存储的，所以在赋值是也是按照比特位赋值。

用下图来解释：



所以答案为：02 29 00 00

题目五

#pragma pack(4)
union AAA
{
struct
{
char c1;
short s1;
char c2;
}half;
short s2;
}number;
struct BBB
{
char c1;
short s1;
char c2;
short s2;
}half;
struct CCC
{
struct
{
char c1;
short s1;
char c2;
}half;
long l1;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(union AAA));
printf("%d\n", sizeof(struct BBB));
printf("%d\n", sizeof(struct CCC));

system("pause");
return 0;
}

本题考查了联合体与结构体的内存对齐，以及结构体嵌套结构体的情况下，结构体的内存对齐。

结果如下图所示：



在做有关于内存对齐的题目时，首先要判别清楚是结构体联合体还是位段，因为结构体和联合体需要对齐，位段不需要对齐。并且他们的存储也各有不同，分别的规则要熟记并熟练，遇到问题时，一步一步分析清楚就好了。