[C언어] 구조체 멤버 정렬, 구조체 배열

Coding/C

[C언어] 구조체 멤버 정렬, 구조체 배열 - 코딩도장

GunP4ng 2024. 1. 22. 23:29

[코딩도장] Unit 51 ~ 53

1. 구조체 멤버 정렬

1. 구조체 멤버 정렬 사용하기

컴퓨터 CPU 가 메모리에 접근할 때 32비트 CPU는 4바이트

64비트 CPU는 8바이트 단위로 접근한다

C언어 컴파일러는 CPU가 메모리의 데이터에 효율적으로 접근할 수 있도록

구조체를 일정한 크기로 정렬하게 된다

ex) 2, 4, 8, 16

※ 사진이나 네트워크 패킷같이 정렬을 하면 안되는 경우도 있다

struct PacketHeader {
    char flags;    // 1바이트
    int seq;       // 4바이트
};

가상 네트워크 패킷 구조체를 정의하고

struct PacketHeader header;

printf("%d\n", sizeof(header.flags));           // 1: char는 1바이트
printf("%d\n", sizeof(header.seq));             // 4: int는 4바이트
printf("%d\n", sizeof(header));                 // 8: 구조체 전체 크기는 8바이트
printf("%d\n", sizeof(struct PacketHeader));    // 8: 구조체 이름으로 크기 구하기

각 멤버의 크기와 구조체의 크기를 구한다

char 는 1바이트

int 는 4바이트

구조체 전체 크기는 8바이트이다

C언어에서는 구조체를 정렬할 때 멤버 중에서

가장 큰 자료형의 크기의 배수로 정렬한다

위에서는 int 가 가장 큰 자료형이기 때문에 4의 배수로 정렬된다

1바이트 크기의 char flags 뒤에는

4바이트를 맞추기 위해 3바이트가 더 들어간다

※ 구조체를 정렬할 때 남는 공간을 채우는 것을 패딩(padding)이라 한다

2. 구조체 정렬 크기 조절하기

Visual Studio, GCC 4.0 이상

#pragma pack(push, 정렬크기)
#pragma pack(pop)

GCC 4.0 미만

__attribute__((aligned(정렬크기), packed))

#pragma pack(push, 1)    // 1바이트 크기로 정렬
struct PacketHeader {
    char flags;    // 1바이트
    int seq;       // 4바이트
};
#pragma pack(pop)        // 정렬 설정을 이전 상태(기본값)로 되돌림

구조체를 정의할 때 pack 안의 1 을 넣어주면

1바이트 단위로 정렬하게 된다.

따라서 남는 공간 없이 자료형 크기 그대로 메모리에 올라가게 된다

#pragma pack(pop) 을 사용하면 설정을 이전 상태로 되돌릴 수 있다

※ GCC 버전이 4.0 미만이라면 __attribute__((aligned(정렬크기), packed)) 를 사용한다

2. memset, memcpy 함수

1. memset 함수 사용하기

memset(구조체포인터, 설정할 값, sizeof(struct 구조체));

struct Point2D {
    int x;
    int y;
};

다음과 같이 구조체를 선언하고

struct Point2D p1;

memset(&p1, 0, sizeof(struct Point2D));		// p1을 구조체 크기만큼 0으로 설정

구조체 변수를 선언한 뒤

구조체의 내용을 모두 0으로 설정한다

struct Point2D *p1 = malloc(sizeof(struct Point2D));

memset(p1, 0, sizeof(struct Point2D));		// p1을 구조체 크기만큼 0으로 설정

memset 함수로 메모리에 있는 값을 설정할 때는 포인터를 그대로 넣어준다

포인터는 안에 메모리 주소를 담고 있기 때문이다

2. memcpy 함수 사용하기

memcpy(목적지포인터, 원본포인터, 크기)

void *memcpy(void *_Dst, void const *_Src, size_t_Size)

struct Point2D {
    int x;
    int y;
};

다음과 같이 구조체를 선언하고

struct Point2D p1;
struct Point2D p2;

p1.x = 10;    // p1의 멤버에만 값 저장
p1.y = 20;    // p1의 멤버에만 값 저장

memcpy(&p2, &p1, sizeof(struct Point2D));		// Point2D 구조체 크기만큼 p1의 내용을 p2로 복사

p1, p2 변수를 선언하고 p1 의 멤버에만 값을 저장한다

memcpy 함수를 사용하여 p1의 내용을 p2 까지 복사한다

&p1, &p2 같이 주소 연산자를 사용하여 변수의 메모리 주소를 구한다

memcpy 함수는 앞쪽이 목적지, 뒤쪽이 원본이다

3. 구조체 배열

3. 구조체 배열 사용하기

struct Point2D {
    int x;
    int y;
};

다음과 같이 구조체를 선언한다

struct Point2D p[3];

[ ] 대괄호 안에는 크기를 넣어주면 된다

구조체 배열에서 각 요소에 접근하려면 . (점)을 사용하면 된다

struct Point2D *p[3];

구조체 포인터 배열을 선언한다

포인터 배열을 선언하면 메모리를 할당한 후 사용해야 한다

for (int i = 0; i < sizeof(p) / sizeof(struct Point2D *); i++) }   // 요소 개수만큼 반복
    p[i] = malloc(sizeof(struct Point2D));    // 각 요소에 구조체 크기만큼 메모리 할당
}

배열 전체 크기 / 요소의 크기 를 해서 요소의 개수를 구한다

구조체 포인터 배열에서 각 요소에 접근하려면 -> 를 사용하여 멤버에 접근해야 한다

※ 구조체 포인터 배열의 사용이 끝나면 반드시 메모리를 해제해야 한다

for (int i = 0; i < sizeof(p) / sizeof(struct Point2D *); i++) }  // 요소 개수만큼 반복
    free(p[i]);    // 각 요소의 동적 메모리 해제
}