计算机系统-实验三-Q1-linux

要求:在linux-gcc下完成以下题目,熟悉整数数值在计算机内部的表示方式。

预备知识:
1.gcc常用指令及相关知识
2.C语言:offsetof()的用法
3.细说 #pragma pack(n) (attribute((aligned(8)))的作用;"__"是两个下划线)

  1. 下述两个结构所占存储空间多大?结构中各分量所在位置相对于结构起始位置的偏移量是多少?请编写程序以验证你的答案。若使用#pragma pack(2)语句,则结果又如何?
struct test1
{
	char x2[3];
	short x3[2];
	int x1;
	long long x4;
};
struct test2
{
	char x2[3];
	short x3[2];
	int x1;
	long long x4;
}__attribute__((aligned(8)));

实验过程:
代码如下:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stddef.h>
//#include pragma pace(2)		//只需解除注释这一行即可完成第二问
struct test1
{
	char x2[3];
	short x3[2];
	int x1;
	long long x4;
};
struct test2
{
	char x2[3];
	short x3[2];
	int x1;
	long long x4;
}__attribute__((aligned(8)));



int main()
{
	printf("size of test1: %ld\n",sizeof(struct test1));
	printf("size of test2: %ld\n",sizeof(struct test2));
	printf("pos of test1.x2: %d\n",(int)offsetof(struct test1,x2));
	printf("pos of test1.x3: %d\n",(int)offsetof(struct test1,x3));
	printf("pos of test1.x1: %d\n",(int)offsetof(struct test1,x1));
	printf("pos of test1.x4: %d\n",(int)offsetof(struct test1,x4));
	printf("pos of test2.x2: %d\n",(int)offsetof(struct test2,x2));
	printf("pos of test2.x3: %d\n",(int)offsetof(struct test2,x3));
	printf("pos of test2.x1: %d\n",(int)offsetof(struct test2,x1));
	printf("pos of test2.x4: %d\n",(int)offsetof(struct test2,x4));
	return 0;
}

实验结果:
//#include pragma pace(2)
在这里插入图片描述

#include pragma pace(2)
在这里插入图片描述
分析:
//我选择去问老师,有懂的大佬可以在评论区回复,会及时更改。
//还是我自己写了- -
在计算机中,默认时,起始地址必须按照其自身字节大小对界。但代码中有:“attribute((aligned(8))); ”。意思是:让所有的结构成员对齐在n字节自然边界上。如果结构中有成员的长度大于n,则按照最大成员的长度来对齐。(见预备知识3)

由以上知识分析实验一,即://#pragma pack(2)

//对于struct test1:
char x2[3];    //0-2  二字节对界,在单元开头;
short x3[2];   //4-7  二字节对界,在3处加一空字节,从4开始0-7为8 % 2 ==  0;
int x1;        //8-11 四字节对界, 0-7为  8 % 4 == 0 刚好;
long long x4;  //16-23 八字节对界,0-15 为16 % 8 == 0补12-15四字节结构体末尾在23,所以sizeof(test1)是24。

//对于struct test2:      //整个结构体按8字节对齐,即结构体的末尾会停在8的倍数处。
char x2[3];    //0-2  二字节对界,在单元开头。
short x3[2];   //4-7  二字节对界,在3处加一空字节,从4开始,0-7为 8 % 2 == 0
int x1;        //8-11 四字节对界, 0-7为  8 % 4 == 0 刚好
long long x4;  //16-23 八字节对界,0-15 为16 % 8 == 0  补12-15四字节
//结构体末尾恰好在23,所以sizeof(test2)刚好是24。

由以上知识分析实验二,即:#pragma pack(2)
#prama pack(2)是一个伪指令,意思是使编译器强制按2字节对界。

//对于struct test1:
char x2[3];    //0-2  二字节对界,在单元开头。
short x3[2];   //4-7  二字节对界,在3处加一空字节,从4开始,0-7为 8 % 2 == 0
int x1;        //8-11 二字节对界, 0-7为  8 % 2 == 0 刚好
long long x4;  //12-19 二字节对界,0-11 为12 % 2 == 0,结构体末尾在19,所以sizeof(test1) == 20

//对于struct test2:      //整个结构体按8字节对齐,即结构体的末尾会停在8的倍数处。
char x2[3];    //0-2  二字节对界,在单元开头。
short x3[2];   //4-7  二字节对界,在3处加一空字节,从4开始,0-7为 8 % 2 == 0
int x1;        //8-11 二字节对界,    0-7为  8 % 2 == 0 刚好
long long x4;  //12-19 二字节对界,  0-11 为 12 % 2 == 0 
//test2结构体必须按8字节对齐,所以补齐20-23为空字节,结构体的结尾在23,即sizeof(test2) == 24。

参考:
如何知道结构体中某个成员相对于结构体||类起始位置的偏移量
关于C语言中结构体所占空间大小的问题汇总

请根据我给的格式,使用markdown格式生成一篇文章,用于发布在csdn上面,主要目的是为了获取更粉丝和浏览量,要求内容详细,易懂,并提供示例,回答不能太简单,示例如下:第 1计算机系统概述 1.1 操作系统的基本概念 1.1.1 操作系统的概念、功能和目标(系统资源的管理者、提供接口、作为扩充机器、虚拟机) 1.1.2 操作系统的特征(并发、共享、虚拟、异步) 1.2 操作系统的发展和分类 1.2.1 操作系统的发展和分类(手工、单道/道批处理、分时、实时、网络、分布式、嵌入式、个人计算机) 1.3 操作系统的运行机制和体系结构 1.3.1 操作系统的运行机制和体系结构内核、小内核) 1.3.2 中断和异常(内中断和外中断、中断处理过程) 1.3.3 系统调用(执行过程、访管指令、库函数与系统调用) 1.0.0 第一章操作系统概述错题整理 第 2 章 进程管理 2.1 进程与线程 2.1.1 进程的定义、特征、组成、组织 2.1.2 进程的状态(运行、就绪、阻塞、创建、终止)及转换(就绪->运行、运行->就绪、运行->阻塞、阻塞->就绪) 2.1.3 原语实现对进程的控制 2.1.4 进程之间的通信(共享通信、消息传递、管道通信) 2.1.5 线程概念与线程模型 2.2 处理机的调度 2.2.1 处理机调度的概念及层次 2.2.2 进程调度的时机(主动放弃与被动放弃)、切换与过程(广义与狭义)、方式(非剥夺与剥夺) 2.2.3 度算法的评价指标(cpu利用率、系统吞吐量、周转时间、等待时间、响应时间) 2.2.4 作业/进程调度算法(FCFS先来先服务、SJF短作业优先、HRRN高响应比优先) 2.2.5 作业/进程调度算法(时间片轮转调度算法、优先级调度算法、级反馈队列调度算法) 2.3 进程的同步与互斥 2.3.1 进程的同步与互斥 2.3.2 实现临界区进程互斥的软件实现方法 2.3.3 实现临界区进程互斥的硬件实现方法 2.3.4 信号量机制(整型信号量、记录型信号量P、V) 2.3.5 信号量机制实现进程的互斥、同步与前驱关系 2.3.6 进程同步与互斥经典问题(生产者-消费者问题、生产者-消费者问题、吸烟者问题、读者-写者问题、哲学家进餐问题) 2.3.7 管程和java中实现管程的机制 2.4 死锁 2.4.1 死锁详解(预防、避免、检测、解除)
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