[기술 질문]#5_struct, 구조체

 

[기술 질문] #5_struct, 구조체

 

C++의 구조체에 대해 알아보겠습니다.

 

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Overview

 

1. 개념
2. 배열과 구조체
3. 공용체
4. 패딩

 

#1 개념

1. 구조체?

struct MyStruct
{
    int IntVal;
    float FloatVal;
    long LongVal;
    string Str;
};

 

• 구조체는 논리적으로 관련이 있는 항목들을 하나의 자료형으로 묶기 위해 사용됩니다.
• 객체의 데이터 멤버처럼, 구조체의 각 멤버들은 "."를 통해 접근이 가능하며, 포인터를 활용할 수도 있습니다.

 

2. 주의할 점?

• 구조체 변수 사이에 비교 연산자를 사용할 수 없습니다.
• 구조체 자신의 멤버로 구조체 자신을 사용할 수 없습니다.
• 구조체 선언에서 멤버 변수를 초기화할 수 없습니다.

 

3. 코드

#include <iostream>
using namespace std;

struct Point {
	int x;
	int y;
};

// 1. Call-by-Value, 값에 의한 전달

void PrintCooridnate1(struct Point p)
{
	
	cout << "x : ";
	cout << p.x << endl;

	cout << "y : ";
	cout << p.y << endl;

}

// 2. Call-by-Address, 주소에 의한 전달

void PrintCoordinate2(struct Point* p)
{
	
	cout << "x : ";
	cout << p->x << endl;

	cout << "y : ";
	cout << p->y << endl;

}

int main()
{

	struct Point MyPoint = { 10, 2 };

	PrintCooridnate1(MyPoint);

	PrintCoordinate2(&MyPoint);

}

 

#2 배열과 구조체

1. 차이점

1. 구조체는 다양한 자료형의 변수들을 담고 있지만, 배열은 동일한 자료형들만 담고 있습니다.
2. 구조체는 다양한 자료형들을 묶어 하나의 자료형을 선언하는 것이며, 배열은 변수를 선언하는 것입니다.

 

#3 공용체

1. 개념

 

• 공용체는 union 키워드를 통해 선언하며, 모든 멤버 변수가 하나의 메모리 공간을 공유합니다.
• 모든 멤버 변수가 하나의 메모리 공간을 공유하기 때문에, 한 번에 하나의 멤버 변수만 사용 가능합니다.

 

2. 코드

#include <iostream>
using namespace std;

union MyUnion {
	int IntVal;
	float FloatVal;
	double DoubleVal;
	char CharVal;
};

int main()
{

	MyUnion un;

	un.IntVal = 3;
	cout << un.IntVal << endl;	// 3 출력

	un.FloatVal = 3.3f;
	cout << un.IntVal << endl;	// 쓰레기 값 출력
	cout << un.FloatVal << endl;	// 3.3 출력

}

 

#4 패딩

1. 개념

• 중간에 빈 공간(패딩)을 의도적으로 만들어, CPU가 접근하기 쉬운 메모리 위치에 구조체 필드를 배치합니다.
• 이러한 방식은 추가적인 메모리 공간을 필요로 하지만, 성능 향상을 보장합니다.
• 아래 예제를 통해 자세한 내용을 살펴보겠습니다.
  

 

2. 예제

struct Box{
    char c;
    long long ll;
};

 

 

• 32bit 컴퓨터는 구조체의 "ll" 변수에 접근하기 위해 메모리에 3번 접근합니다. 
• 64bit 컴퓨터는 구조체의 "ll" 변수에 접근하기 위해 메모리에 2번 접근합니다.
• Padding 비트가 존재하지 않기 때문에, 불필요한 추가적인 메모리 접근이 불가피합니다.

 

 

• 패딩 값을 넣어준다면, 32bit의 경우 "ll" 변수에 접근하기 위해, 메모리에 2번 접근합니다. (4byte packing)
• 패딩 값을 넣어준다면, 64bit의 경우 "ll" 변수에 접근하기 위해, 메모리에 1번 접근합니다. (8byte packing)
• 패딩을 통해 미리 구조체의 메모리를 정렬해 놓으면, 불필요한 추가적인 메모리 접근을 방지할 수 있습니다!

 

3. 문제점?

• 서로 다른 컴파일러, 혹은 운영체제는 메모리를 읽는 방식이 다르기 때문에, 패딩 비트 때문에 구조체 필드를 원래의 것과 다르게 읽을 수 있습니다.
• 따라서, 아래의 코드를 통해 2가지 패딩 바이트 삽입 방법을 살펴보겠습니다. 

 

4. 코드

#include <iostream>
using namespace std;

// 1. #pragma pack(puch, 1) 활용
#pragma pack(push, 1)
struct Box {
	char c;
	long long ll;
};
#pragma pack(pop)

// 2. 사용자 정의 패딩 비트
struct Box2 {
	char c;
	char b[7];	// Dummy 값 삽입
	long long ll;
};