struct union的一些问题
2016-04-19 00:00
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由于编译器可能会对struct数据结构进行字节对齐处理,所以sizeof运算的结果可能会不是简单各成员相加。
对齐算法的4个原则:
1. 按照声明的顺序在内存中进行存储。
2. 每个成员按照自己的对齐方式存储。
3. 复合类型的整体对齐按照类型中长度最大的数据成员和#pragma pack指定值较小的那个值进行对齐。
4. 整个复合类型的长度必须为其所采用的对齐参数的整数倍,不够的补齐。
在网络协议栈开发中,可能会为这样的事情发愁。在定义协议报头时,由于报头的顺序是固定的,无法按照自己的想法来调节各字段的位置,从而实现对齐,最终会导致程序异常。例如,在IP协议中,任何两个协议字段之间不能出现为对齐而添加的空闲字段。为了达到取消空闲字段的目的,编译器允许用户自己根据需要设置复合类型的对齐方式。这就是#pragma pack()宏。
通常形式如右: #pragma pack(n) 当n为1时,不会有自动添加的空闲字段。
联合体union
典型应用1:判断大小端。下面的方法在Linux源码中有出现。
union w{
int a;
char b;
}
c.a=1;
判断c.b的值从而判断是大端,小端。1为小端,0为大端。
典型应用2:利用联合体实现网络数据的显示,其他数据也可以。
试题二:假设网络节点A 和网络节点B 中的通信协议涉及四类报文,报文格式为“报文类型字段+报文内容的结构体”,四个报文内容的结构体类型分别为STRUCTTYPE1~ STRUCTTYPE4,请编写程序以最简单的方式组织一个统一的报文数据结构。
分析:
报文的格式为“报文类型+报文内容的结构体”,在真实的通信中,每次只能发四类报文中的一种,我们可以将四类报文的结构体组织为一个union(共享一段内存,但每次有效的只是一种),然后和报文类型字段统一组织成一个报文数据结构。
解答:
根据上述分析,我们很自然地得出如下答案:
typedef unsigned char BYTE;
//报文内容联合体
typedef union tagPacketContent
{
STRUCTTYPE1 pkt1;
STRUCTTYPE2 pkt2;
STRUCTTYPE3 pkt1;
STRUCTTYPE4 pkt2;
}PacketContent;
//统一的报文数据结构
typedef struct tagPacket
{
BYTE pktType;
PacketContent pktContent; //结构体中的数据成员可以是union
}Packet;
上面的4种格式的报文共用一块存储空间,远程主机收到报文后根据报文类型,可以按照相应的方式,解析报文中的数据,即结构体对象.ptkContent.ptkn这种方式。这样一片空间就可以处理像IP地址或字符串等数据,而不用各自占用新的内存空间。
对齐算法的4个原则:
1. 按照声明的顺序在内存中进行存储。
2. 每个成员按照自己的对齐方式存储。
3. 复合类型的整体对齐按照类型中长度最大的数据成员和#pragma pack指定值较小的那个值进行对齐。
4. 整个复合类型的长度必须为其所采用的对齐参数的整数倍,不够的补齐。
在网络协议栈开发中,可能会为这样的事情发愁。在定义协议报头时,由于报头的顺序是固定的,无法按照自己的想法来调节各字段的位置,从而实现对齐,最终会导致程序异常。例如,在IP协议中,任何两个协议字段之间不能出现为对齐而添加的空闲字段。为了达到取消空闲字段的目的,编译器允许用户自己根据需要设置复合类型的对齐方式。这就是#pragma pack()宏。
通常形式如右: #pragma pack(n) 当n为1时,不会有自动添加的空闲字段。
联合体union
典型应用1:判断大小端。下面的方法在Linux源码中有出现。
union w{
int a;
char b;
}
c.a=1;
判断c.b的值从而判断是大端,小端。1为小端,0为大端。
典型应用2:利用联合体实现网络数据的显示,其他数据也可以。
试题二:假设网络节点A 和网络节点B 中的通信协议涉及四类报文,报文格式为“报文类型字段+报文内容的结构体”,四个报文内容的结构体类型分别为STRUCTTYPE1~ STRUCTTYPE4,请编写程序以最简单的方式组织一个统一的报文数据结构。
分析:
报文的格式为“报文类型+报文内容的结构体”,在真实的通信中,每次只能发四类报文中的一种,我们可以将四类报文的结构体组织为一个union(共享一段内存,但每次有效的只是一种),然后和报文类型字段统一组织成一个报文数据结构。
解答:
根据上述分析,我们很自然地得出如下答案:
typedef unsigned char BYTE;
//报文内容联合体
typedef union tagPacketContent
{
STRUCTTYPE1 pkt1;
STRUCTTYPE2 pkt2;
STRUCTTYPE3 pkt1;
STRUCTTYPE4 pkt2;
}PacketContent;
//统一的报文数据结构
typedef struct tagPacket
{
BYTE pktType;
PacketContent pktContent; //结构体中的数据成员可以是union
}Packet;
上面的4种格式的报文共用一块存储空间,远程主机收到报文后根据报文类型,可以按照相应的方式,解析报文中的数据,即结构体对象.ptkContent.ptkn这种方式。这样一片空间就可以处理像IP地址或字符串等数据,而不用各自占用新的内存空间。
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