剑指小组2017----西邮Linux兴趣小组纳新面试题讲解(第17题)

最新推荐文章于 2024-10-30 21:32:16 发布

XiyouLinux_Kangyijie

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分类专栏： C语言学习小小总结文章标签： c语言面试题 linux

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这篇博客介绍了Linux兴趣小组的面试题，涉及内存对齐的概念，解释了大小端存储模式，并通过实例探讨了强制类型转换的影响。文章通过gdb查看内存布局，帮助理解不同类型指针解引用的区别。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

17题

struct node{
    char a;
    short b;
    int c;
};
int main(void)
{
    struct node s;
    memset(&s, 0, sizeof(struct node));
    s.a = 3;
    s.b = 5;
    s.c = 7;
    struct node *pt = &s;
    printf("%d\n",*(int *)pt);
    printf("%lld\n",*(long long *)pt);
}

关键词—大小端、内存对齐、强制类型转换

内存对齐

首先我们来看这个结构体，先是1字节char，然后2字节short，然后4字节int，那么在内存中的布局应该是

大小端

什么是大小端呢，这里不具体展开，只做最简单的介绍。
我们知道一个int 类型的数据在计算机中占4个字节（现在的大部分情况），那么如果我写下 int a = 1; 在内存中是怎么存储的呢
？我们知道应该是000…1, 也就是31个0和一个1，那么这个1是在低地址，还是在高地址呢，我们可以写一个程序验证一下。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    int a = 1;
    printf("%p\n",&a);
    char *p = (char *)&a;
    for(int i = 1; i <= 4; i++,p++)
        printf("%p %d\n",p,*p);
}

结果如下

可以看到我们用一个字符指针p来从a的首地址依次往下读取了4个字节，每次一个。可以看到1是在低地址。

至于我们的计算机究竟是大端还是小端，可以用lscpu 查看

lscpu

可以看到是小端。

对于小端（也就是上图的结果），我们可以理解为低字节（低位）存放在低地址 对于4字节的int a = 1，1自然是最低位，应该存放在最低地址，也就是首地址。
而大端（如网络传输中的字节序），就是高字节（高位）存放在低地址。

回到本题，经过3，5，7 三次的赋值，在内存里究竟是怎样呢？可以先自己画一下。
我们这里直接给出结果，用gdb来查看内存。

这里写图片描述

可以看到按照小端模式在内存中保存的样子。（由于memset() 可以看到a和b中间的一个字节也被清0了）

强制类型转换

    struct node *pt = &s;
    printf("%d\n",*(int *)pt);
    printf("%lld\n",*(long long *)pt);

第一句定义pt是一个结构体指针，指向了结构体首地址。
先强制类型转换为一个int型的指针，然后解引用。

这里就牵扯出一个问题 char * 和 int * 有什么区别呢？
可以想到的有类型不同 运算操作不同

那么在解引用时有什么区别呢？
char *解引用自然是一个char也就是一个字节
int * 解引用是一个int，4个字节并且和 int 变量相同，也有大小端之说，或者说在这里，就是按照小端进行计算的。

所以第一个printf我们是从结构体首地址取出4字节按照一个int类型打印。再根据小端模式，这个int值是这样的

（二进制）00000000 00000101 00000000 00000011
（十六进制–由高地址到低地址）00 05 00 03

我们可以算一下十进制，也就是

pow(2,0)+pow(2,1)+pow(2,16)+pow(2,18)

下面的long long *同理只不过4个字节变成了8个字节。相信聪明的你一定能想明白吧。