做微信推送封面的网站,郑州做网站那家好,东莞网站建设应该怎么做,wordpress弹窗登入引言
这是一篇对结构体的详细介绍#xff0c;这篇文章对结构体声明、结构体的自引用、结构体的初始化、结构体的内存分布和对齐规则、库函数offsetof、以及进行内存对齐的原因、如何修改默认对齐数、结构体传参进行介绍和说明。 ✨ 猪巴戒#xff1a;个人主页✨ 所属专栏这篇文章对结构体声明、结构体的自引用、结构体的初始化、结构体的内存分布和对齐规则、库函数offsetof、以及进行内存对齐的原因、如何修改默认对齐数、结构体传参进行介绍和说明。 ✨ 猪巴戒个人主页✨ 所属专栏《C语言进阶》 跟着猪巴戒一起学习C语言 目录
引言 结构体的声明
结构体的基础
结构的声明
匿名结构体类型
结构体的自引用
typedef作用于结构体的问题 结构体变量的定义和初始化
多个元素的初始化要用大括号{ }
结构体的内存对齐
1.对齐规则
1.例子
2.例子 3.例子 4.例子
offsetof
offsetof的使用 编辑 为什么要存在内存对齐
修改默认对齐数 结构体传参 结构体的声明 结构体的基础 结构是一些值的集合这些值被称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量。 在一个变量中要存放性别、年龄、成绩、地址多种类型的数据时C语言允许用户自己建立由不同类型数据组成的组合型的数据结构它称为结构体。 结构的声明
结构体是怎么声明的呢
struct tag
{member_list;
}variable_list; //分号不能丢struct Student
{//学生的相关信息char name[20];int age;
}s1,s2;
tagStudent是结构体名member_list是成员表列struct是声明结构体类型是必须使用的关键字不能省略s1,s2变量就是学生变量。{ }后面要记得把“ ”带上
struct tag就是一个结构体类型我们可以根据自己的需要建立结构体类型struct Teacher,struct Student等结构体类型各自包含不同的成员。
如果将s1,s2放在main函数的外面那么s1,s2就是全局变量。
struct Student
{//学生的相关信息char name[20];int age;
}s1,s2;int main()
{return 0;
} 匿名结构体类型
结构体在声明的时候省略了结构体标签tag,没有名字的结构体类型只能使用一次被称为匿名结构体类型。
由于没有名字编译器会把下面的两个代码当成完全不同的两个类型。
所以p x.
会因为类型不同报错。
struct
{char name[20];int age;
}s1;struct
{char name[20];int age;
}a[20],*p; 结构体的自引用
结构体的自引用用到数据结构中的链表。
数据结构中有顺序表、链表的概念 顺序表 数据在内存中是顺序排放的可以逐个根据地址找到下一个数据。 链表 数据在内存中的存放是没有规律的但是存放数据会分为两个部分 一个部分叫数据域存放有效数据 另一个部分叫指针域用来存放下一个数据的地址可以通过地址直接找到下一个数据。 我们通过链表就可以实现结构体的自引用。
struct Node
{int data;struct Node* next;
}; typedef作用于结构体的问题
下面在结构体自引用使用的改成中夹杂了typedef对匿名结构体类型重命名看看下面的代码有没有问题
typedef struct Node
{int data;Node* next;
}Node;
答案是不行的因为Node是对前面的匿名结构体类型的重命名产生的但是在匿名结构体内部提前使用Node类型来创建成员变量这是不行的。
typedef struct Node
{int data;struct Node* next;
}Node; 结构体变量的定义和初始化
struct Point是结构体类型它相当于一个模型是没有占据具体空间的
当我们建立结构体变量p1它相当于具体的房屋在内存中储存数据。
struct Point
{int x;int y;
}p1 { 2,3 }; 多个元素的初始化要用大括号{ }
在结构体中如果存在多个元素的变量我们初始化时要使用大括号。
像数组一样arr[] { 0, 1, 2, 3, 4 }; 打印结构体s1是struct Stu的变量name是s1的成员变量用s1.name表示s1结构体的name变量s是struct Stu中的成员变量用s1.s.n表示在结构体struct score的成员变量n。 struct score
{int n;char ch;
};
struct Stu
{char name[20];int age;struct score s;
};int main()
{struct Stu s1 { zhangsan,20,{100,q } };printf(%s %d %d %c\n, s1.name, s1.age, s1.s.n, s1.s.ch);return 0;
} 结构体的内存对齐
如何计算结构体的大小
结构体的内存分布是怎样的 1.对齐规则
首先掌握结构体的对齐规则 1. 结构体的第⼀个成员对⻬到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处 2. 其他成员变量要对⻬到某个数字对⻬数的整数倍的地址处。 对⻬数 编译器默认的⼀个对⻬数 与 该成员变量⼤⼩的较⼩值。 - VS 中默认的值为 8 - Linux中 gcc 没有默认对⻬数对⻬数就是成员⾃⾝的⼤⼩ 3. 结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数所有对⻬数中最⼤的的整数倍。 4. 如果嵌套了结构体的情况嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数含嵌套结构体中成员的对⻬数的整数倍。 只是文字的说明免不了晦涩难懂接下来用例子来给大家讲解 1.例子 #include stdoi.h
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
int main()
{printf(%d\n, sizeof(struct S1));return 0;
} 解析 右边表示的是偏移量 1.第一个成员char c1要对齐到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处,占一个字节 2.其他成员要对齐到对齐数的整数倍的地址处 对⻬数 编译器默认的⼀个对⻬数 与 该成员变量⼤⼩的较⼩值。 VS中的默认对齐数是8. int i的大小是4个字节对齐数就是4。int i 的地址要对齐到为偏移量整数倍的地址也就是4的整数倍偏移量为4的地址。int i 是4个字节那占据的地址偏移量为4~7 char c2 的大小是1个字节对齐数是1。1可以为任意偏移量的整数倍。所以char c2的地址的偏移量就是8. 3.结构体的大小为最大对齐数结构体中每个成员变量都有一个对齐数所有对齐数中最大的的整数倍 成员变量有char c1,int i ,char c2。它们的对齐数分别是141。因此最大对齐数为4。 结构体总大小为最大对齐数的整数倍现在偏移量是0~8一共是9个字节要凑成4的整数倍就是12个字节在浪费3个字节就可以了地址偏移量9~11一共是3个字节。 这个结构体的内存就储存在偏移量为0~11的空间。 2.例子
#includestdio.h
struct S2
{char c1;char c2;int i;
};
int main()
{printf(%d\n,sizeof(struct S2));return 0;
} 解析 右边表示的是偏移量 1.第一个成员char c1要对齐到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处,占一个字节 2.其他成员要对齐到对齐数的整数倍的地址处 对⻬数 编译器默认的⼀个对⻬数 与 该成员变量⼤⼩的较⼩值。 VS中的默认对齐数是8. char c1 的大小是1个字节对齐数就是1。char c1的地址要对齐到为偏移量整数倍的地址也就是1的整数倍偏移量为1的地址。 int i 的大小是4个字节对齐数是4。int i 的地址就要移到偏移量为4的倍数的地址。所以int i 的地址的偏移量就是4.int i 是4个字节那占据的地址偏移量为4~7 3.结构体的大小为最大对齐数结构体中每个成员变量都有一个对齐数所有对齐数中最大的的整数倍 成员变量有char c1,int i ,char c2。它们的对齐数分别是141。因此最大对齐数为4。 结构体总大小为最大对齐数的整数倍现在偏移量是0~7刚好是8个字节是4的倍数。 这个结构体的内存就储存在偏移量为0~7的空间。 3.例子
#includestdio.h
struct S3
{double d;char c;int i;
};
int main()
{printf(%d\n,sizeof(struct S3));return 0;
} 解析 1.第一个成员要对齐到结构体变量起始位置偏移量为0的地址处double d占8个字节所以占据的内存空间是偏移量为0~7的地址 2.其他成员要对齐到对齐数的整数倍的地址处 char c的大小是1个字节任意偏移量都可以为1的整数倍所以char c的地址是下一位偏移量为8的地址。 int i 的大小是4个字节要对齐到偏移量为4的倍数的地址也就是偏移量为12int i 占据的内存空间为偏移量为12~15的地址。 3.结构体的大小为最大对齐数的整数倍。 最大对齐数是double的对齐数也就是8。现在的结构体占16个字节偏移量为0~15刚好是8的倍数。 4.例子
这个例子包括了嵌套结构体的情况嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数含嵌套结构体中成员的对⻬数的整数倍。
#includestdio.h
struct S3
{double d;char c;int i;
};
struct S4
{char c1;struct S3 s3;double d;
};
int main()
{printf(%d\n,sizeof(struct S4));return 0;
} 解析 1.第一个成员要对齐到结构体变量起始位置偏移量为0的地址处char c1占1个字节占据偏移量为0的空间。 2.嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数含嵌套结构体中成员的对⻬数的整数倍。 接下来是struct s3要对齐自己成员的最大对齐数double d的对齐数为8个字节对齐到偏移量为8的地址 3.其他成员要对齐到对齐数的整数倍的地址处嵌套的结构体成员也是这样double d占据8个字节占据偏移量为8~15的地址。 char c对齐偏移量16占据一个字节。 int i 的对齐数为4对齐偏移量为20占据4个字节就是偏移量为20~23的空间。 struct S3整理完继续到struct S4轮到double d double d的对齐数为8对齐偏移量24占据8个字节占据空间偏移量为24~31。 4.结构体的大小为最大对齐数的整数倍。 当前空间一共是32个字节0~31结构体struct S4,struct S3中的成员的最大对齐数是8。因此结构体的大小要是最大对齐数的整数倍。32刚好是8的整数倍。 offsetof
返回成员的偏移量 头文件stddef.h
offsetof (type,member) offsetof的使用
type是类型
#include stdio.h
#include stddef.h
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
int main()
{printf(%d\n, offsetof(struct S1, c1));printf(%d\n, offsetof(struct S1, i));printf(%d\n, offsetof(struct S1, c2));return 0;
} 为什么要存在内存对齐
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⻬。原因在于为了访问未对⻬的内存处理器需要 作两次内存访问⽽对⻬的内存访问仅需要⼀次访问。假设⼀个处理器总是从内存中取8个字节则地址必须是8的倍数。如果我们能保证将所有的double类型的数据的地址都对⻬成8的倍数那么就可以 ⽤⼀个内存操作来读或者写值了。否则我们可能需要执⾏两次内存访问因为对象可能被分放在两 个8字节内存块中。 总体来说结构体的内存对⻬是拿空间来换取时间的做法。 以32为机器为例32位机器一次可以访问32位比特位的数据 如果没有对齐规则就像左边机器要访问两次才可以得到 int i 的值 有对齐规则就像右边想要访问 i 只需要访问一次就足够了。 对齐规则的思想把数据放在机器可以一次访问得到数据的空间内使访问更具效率。 修改默认对齐数
当结构体的对齐方式不适合时我们也可以修改默认对齐数。 在括号填写数字对默认对齐数进行修改。如果内没有数字则时将默认对齐数恢复到默认值。 #pragma pack() 下面的struct S原本是占据12个字节的空间对默认对齐数进行修改后只占据6个字节的空间。 #include stdio.h
#pragma pack(1)//设置默认对⻬数为1
struct S
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的对⻬数还原为默认
int main()
{//输出的结果是什么printf(%d\n, sizeof(struct S));return 0;
} 结构体传参
传值调用将数据通过参数传过去然后函数print会创立独立的空间对传过来的数据进行存储传址调用将数据的地址传过去函数通过指向数据的地址对数据进行使用不需要再建立空间对数据进行存放。
#includestdio.h
struct S
{int data[1000];int num;
};
void print1(struct S ss)
{int i 0;for (i 0; i 3; i){printf(%d , ss.data[i]);}printf(%d\n, ss.num);
}
void print2(struct S* ps)
{int i 0;for (i 0; i 3; i){printf(%d , ps-data[i]);}printf(%d\n, ps-num);
}
int main()
{struct S s { {1,2,3},100 };print1(s);print2(s);return 0;
} 上面的传值调用print1 和 传址调用print2 函数那哪个更好
答案是⾸选print2函数。 原因 函数传参的时候参数是需要压栈会有时间和空间上的系统开销。 如果传递⼀个结构体对象的时候结构体过⼤参数压栈的的系统开销⽐较⼤所以会导致性能的下降。
