こうぞうたい
C言語で、型の違う複数の値(メンバ)をひとまとめにして1つの型として扱うしくみ。struct sensor { int id; float value; }; のように定義し、変数 s のメンバは s.id、構造体へのポインタ p からは p->id で使う。メンバは宣言した順にメモリに並ぶが、アライメントのために間に詰め物(パディング)が入ることがあり、全体の大きさはメンバの大きさの合計より大きくなることがある。
「構造体」は、7分野の11問の練習問題に出てきます(命令セット・アセンブリ, C言語の基礎, メモリ階層と性能など)。
この用語の分野: C言語の基礎
struct point { int x; int y; }; と定義すると、struct point p = {1, 2}; のように変数を作り、p.x や p.y で各メンバを使えます。typedef で typedef struct { … } Point; と別名を付けると、struct を書かずに Point p; と宣言できます。構造体どうしは = で丸ごと代入でき、関数の引数や戻り値にもできますが、大きな構造体はポインタで渡すのが一般的です。
メンバは宣言した順に、番地の小さい方から置かれます。int のように4バイトの境界にそろえる必要のある型の前には詰め物(パディング)が入り、構造体全体の大きさもいちばん厳しいアライメントの倍数に切り上げられます。そのため char、int、char の順に並べた構造体は、int が4バイトの一般的な環境で12バイトになり、int を先に置くと8バイトに減ります。
周辺回路のレジスタの並びを構造体で表すことはよく行われますが、パディングやビットフィールドの並び順は処理系によって違ってよいので、確かめずに使うと番地がずれます。通信のデータや保存ファイルの形を構造体のメモリの中身のまま扱うと、パディングやエンディアンの違いで別の環境と互換性がなくなるため、1バイトずつ組み立てる方法がよく使われます。
配列は同じ型の要素を並べたもので、要素は添字で選びます。構造体は型の違うメンバをまとめたもので、メンバは名前で選びます。構造体の配列や、配列をメンバに持つ構造体のように、組み合わせて使うこともできます。
メンバの間や最後に入るパディングの量は、型の大きさとアライメントの決まり(ABI)によって変わるので、メンバの大きさを足しただけでは正しい大きさになりません。malloc で構造体の領域を確保するときや、ファイルに書き込むときは、sizeof(struct 名前) で実際の大きさを求めます。
構造体の配列(AoS)では、x・y・z・massの16バイトが1組で並ぶので、xだけを読む処理でも64バイトのラインの4分の3は使わないデータになります。
上のようにx座標だけを合計する処理を、配列の構造体(各成分を別々の配列にする形)に書き換えると速くなりやすい理由はどれ…ビットフィールドは読みやすく書けますが、C言語の規格では、構造体の中でビットを上位から並べるか下位から並べるか、欄が境界をまたぐときの扱い、アクセスの幅などが処理系に任されています。
C言語のビットフィールドを使った構造体で周辺回路のレジスタを表すとき、注意が必要な点として正しいものはどれか。スタック上の変数や構造体のメンバに、ベースからの決まった距離でアクセスするのに便利です。
RISC-Vの命令「lw t0, 8(sp)」の動作として正しいものはどれか。大きな構造体はまとめて構造体へのポインタで渡すなど、引数を少なくする工夫がよく使われます。
RISC-Vの標準の呼び出し規約で、整数の引数が10個ある関数を呼ぶとき、9個目と10個目の引数はどこで渡されるか。コンパイラが構造体のメンバの間に詰め物(パディング)を入れて整列するのはこのためです。
RISC-Vで4バイトを読むlw命令の番地が4の倍数でない(境界がそろっていない)とき、起こりうることとして正しいもの…Amazonの検索結果へのリンクです。Amazonのアソシエイトとして、半導体教室は適格販売により収入を得ています。