（1）今天你求职了吗？

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现在开始坚持写求职过程中被问的题目把，有关概念、系统设计等方面的题目，算法类的见另外博客。。

作为非计算机科班生却要去捡残渣剩菜。。。马年第一篇博文只求马上有工作

（1）结构体内存对齐问题

下面我摘自一篇个人觉得讲得挺好的一篇博文，详细内容可以参看原博客

版权声明：转载时请以超链接形式标明文章原始出处和作者信息及本声明
 http://www.blogbus.com/bigwhite-logs/1347304.ht

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在最近的项目中，我们涉及到了“内存对齐”技术。对于大部分程序员来说，“内存对齐”对他们来说都应该是“透明的”。“内存对齐”应该是编译器的“管辖范围”。编译器为程序中的每个“数据单元”安排在适当的位置上。但是C语言的一个特点就是太灵活，太强大，它允许你干预“内存对齐”。如果你想了解更加底层的秘密，“内存对齐”对你就不应该再透明了。

一、内存对齐的原因
大部分的参考资料都是如是说的：
1、平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
2、性能原因：数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

二、对齐规则
每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。

规则：
1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。
2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行。
3、结合1、2颗推断：当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果。

三、试验
我们通过一系列例子的详细说明来证明这个规则吧!
我试验用的编译器包括GCC 3.4.2和VC6.0的C编译器，平台为Windows XP + Sp2。

我们将用典型的struct对齐来说明。首先我们定义一个struct：
#pragma pack(n) /* n = 1, 2, 4, 8, 16 */
struct test_t {
int a;
char b;
short c;
char d;
};
#pragma pack(n)
首先我们首先确认在试验平台上的各个类型的size，经验证两个编译器的输出均为：
sizeof(char) = 1
sizeof(short) = 2
sizeof(int) = 4

我们的试验过程如下：通过#pragma pack(n)改变“对齐系数”，然后察看sizeof(struct test_t)的值。

1、1字节对齐(#pragma pack(1))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 8 [两个编译器输出一致]
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(1)
struct test_t {
int a;  /* 长度4 < 1 按1对齐；起始offset=0 0%1=0；存放位置区间[0,3] */
char b;  /* 长度1 = 1 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] */
short c; /* 长度2 > 1 按1对齐；起始offset=5 5%1=0；存放位置区间[5,6] */
char d;  /* 长度1 = 1 按1对齐；起始offset=7 7%1=0；存放位置区间[7] */
};
#pragma pack()
成员总大小=8

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 1) = 1
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 8 /* 8%1=0 */ [注1]

2、2字节对齐(#pragma pack(2))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 10 [两个编译器输出一致]
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(2)
struct test_t {
int a;  /* 长度4 > 2 按2对齐；起始offset=0 0%2=0；存放位置区间[0,3] */
char b;  /* 长度1 < 2 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] */
short c; /* 长度2 = 2 按2对齐；起始offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] */
char d;  /* 长度1 < 2 按1对齐；起始offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] */
};
#pragma pack()
成员总大小=9

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 2) = 2
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 10 /* 10%2=0 */

3、4字节对齐(#pragma pack(4))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 12 [两个编译器输出一致]
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(4)
struct test_t {
int a;  /* 长度4 = 4 按4对齐；起始offset=0 0%4=0；存放位置区间[0,3] */
char b;  /* 长度1 < 4 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] */
short c; /* 长度2 < 4 按2对齐；起始offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] */
char d;  /* 长度1 < 4 按1对齐；起始offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] */
};
#pragma pack()
成员总大小=9

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 4) = 4
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12 /* 12%4=0 */

4、8字节对齐(#pragma pack(8))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 12 [两个编译器输出一致]
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(8)
struct test_t {
int a;  /* 长度4 < 8 按4对齐；起始offset=0 0%4=0；存放位置区间[0,3] */
char b;  /* 长度1 < 8 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] */
short c; /* 长度2 < 8 按2对齐；起始offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] */
char d;  /* 长度1 < 8 按1对齐；起始offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] */
};
#pragma pack()
成员总大小=9

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 8) = 4
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12 /* 12%4=0 */

5、16字节对齐(#pragma pack(16))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 12 [两个编译器输出一致]
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(16)
struct test_t {
int a;  /* 长度4 < 16 按4对齐；起始offset=0 0%4=0；存放位置区间[0,3] */
char b;  /* 长度1 < 16 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] */
short c; /* 长度2 < 16 按2对齐；起始offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] */
char d;  /* 长度1 < 16 按1对齐；起始offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] */
};
#pragma pack()
成员总大小=9

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 16) = 4
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12 /* 12%4=0 */

四、结论
8字节和16字节对齐试验证明了“规则”的第3点：“当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果”。另外内存对齐是个很复杂的东西，上面所说的在有些时候也可能不正确。呵呵^_^

[注1]
什么是“圆整”？
举例说明：如上面的8字节对齐中的“整体对齐”，整体大小=9 按 4 圆整 = 12
圆整的过程：从9开始每次加一，看是否能被4整除，这里9，10，11均不能被4整除，到12时可以，则圆整结束。

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其实我对对齐问题完全不懂，看到这个题目后才发现原来存在编译器和顶层硬件（体系结构）存在这么一个关系；于是我用gcc做了个实验。

默认下使用4字节对齐

#include <iostream>
using namespace std;

struct s1{
	int a;
	int b;
	short c;
	char d;
};

struct s2{
	char d;
	int a;
	short c;
	int b;
};

int main() {
	s1 s;
	s2 h;
	cout<<"s:"<<sizeof(s)<<endl;
	cout<<"h:"<<sizeof(h)<<endl;
	return 0;
}

输出结果是

s:12
h:16

大家用4字节对其可以很容易算出为什么这个字节数目。

（2）字符指针与字符数组区别

首先明确的是：字符指针是一个变量，仅仅存放的是数据的首地址，这是数据与位置的分离，而字符数组则是一个数组，存放的是对应的数据，所以字符数组就代表了我们的数据。

在定义上的区别：char *str="hello";或者char *str; str="hello";

但是对于字符数组：char str[]="hello";不能通过char str[100]; str="hello"; 必须一个个元素赋值了。

在定义上存储的位置不同：使用字符指针，存放的数据是在常量区，我们是不能改变这里的值，否则memory error；使用字符数组则是在栈上分配，可以访问且改变。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {

/*	char *str1 = "hello world";
	str1[1] = 'a';
	cout<<str1<<endl;*/


	char str2[] = "hello world";
	str2[1] = 'a';
	cout<<str2<<endl;
	return 0;
}

str1存放的是常量区里某个字符串的首地址，所以更改的时候会出错。对于str2由于是在栈上开辟空间，所以可以进行更改。堆与栈还有常量区，全局静态区以及代码区的空间在下一篇博客我们会提及（老掉牙的问题了）

（3）struct与class区别

Reference:

http://angeson1987.blog.163.com/blog/static/1625900902010728035209/

http://tech.it168.com/KnowledgeBase/Articles/3/3/1/331e979c7d8554711e5def179286e3f1.htm

http://blog.youkuaiyun.com/yuliu0552/article/details/6717915

我们这里说的struct 是C++扩充以后的结构体，其实在C++中，结构体的功能已经和class相差不多了，但本质上还是有一些不同，尤其有了面向对象的思想以后，二者更容易区分。

说区别之前先说明下相同点：

【1】struct 同样可以继承，能实现接口（多态），以及成员函数可以加入到结构体中，这和类是一样的。相比C的结构体，这已经是很大的扩展了。

【2】继承中也有访问权限的选择。

区别：

【1】首先是类是一个引用类型，而结构体是值类型（可以看成基本数据结构：int char等类型）。所以在进行赋值的时候，一个拷贝的是引用，而结构体是值传递。

【2】虽然结构体也有继承关系，但是默认的是私有继承，类则是默认公有继承

【3】类可以实现构造函数以及析构函数，但是结构体不能实现析构函数

A class can define a custom parameterless constructor and initialize instance fields, while a struct cannot. The default parameterless constructor for a struct initializes each field with a default value (effectively zero). If a struct declares a constructor(s), then all of its fields must be assigned in that constructor call. 就是说无参构造函数类是可以定义的，但是结构体不行，必须带所有参数的初始化。

【4】一个是值类型，一个是引用，当然存储空间也不同，结构体是在栈上分配空间，而类则是在堆上。

二者如何区分使用呢？

如果定义的一个数据类型是贴近某一个类（面向对象），则使用class,如果是算法中的某一中基本数据结构，则建议使用struct。

后记：确实很多问题都还是小白，今天就先三个问题。时间有限。来日方长，奈何时不待我。唯有坚持，共同进步。

2014.02.15 星期6 晴