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一、⾃定义类型#xff1a;结构体
1.结构体类型
1. 1结构体类型的声明 结构体变量的创建和初始化
1.2 结构的特殊声明
1.3 结构的自引用
2. 结构体内存对齐 ①#xff1a;对齐规则 ②#xff1a;offsetof函数 ③#xff1a;为什么存在内存对⻬? ④ 修改默认对⻬…目录
一、⾃定义类型结构体
1.结构体类型
1. 1结构体类型的声明 结构体变量的创建和初始化
1.2 结构的特殊声明
1.3 结构的自引用
2. 结构体内存对齐 ①对齐规则 ②offsetof函数 ③为什么存在内存对⻬? ④ 修改默认对⻬数
3. 结构体传参
4. 结构体实现位段 ① 位段 ② 位段的内存分配 ③ 位段的跨平台问
⑤ 位段的应⽤与使⽤的注意事项
二、⾃定义类型联合
1. 联合体类型的声明
2. 联合体的特点
编辑
3. 相同成员的结构体和联合体对⽐
4. 联合体⼤⼩的计算
5. 联合的⼀个练习
三、自定义类型枚举类型
1. 枚举类型的声明 一、⾃定义类型结构体 1.结构体类型 1. 1结构体类型的声明 struct tag
{member-list;
}variable-list; 例如描述⼀个学⽣ struct Stu
{char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号
}; //分号不能丢 结构体变量的创建和初始化 #include stdio.h
struct Stu
{char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号
};
int main()
{//按照结构体成员的顺序初始化struct Stu s { 张三, 20, 男, 20230818001 };printf(name: %s\n, s.name);printf(age : %d\n, s.age);printf(sex : %s\n, s.sex);printf(id : %s\n, s.id);//按照指定的顺序初始化struct Stu s2 { .age 18, .name lisi, .id 20230818002, .sex ⼥printf(name: %s\n, s2.name);printf(age : %d\n, s2.age);printf(sex : %s\n, s2.sex);printf(id : %s\n, s2.id);return 0;
} 或者我们打印的时候 按照 printf(%s %d %s %s\n s1.namesl.age, s1.sexs1.id); 1.2 结构的特殊声明 在声明结构的时候可以不完全的声明。 ⽐如 匿名结构体类型//匿名结构体类型 只能使用一次 //匿名结构体类型
struct
{int a;char b;float c;
}x;struct
{int a;char b;float c;
}a[20], *p; 上⾯的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签tag。 // 在上⾯代码的基础上下⾯的代码合法吗 p x; 如 int main()
{
p x;//?
return 0;
} 程序运行不可以会报警编译器认为两种不同、 警告 编译器会把上⾯的两个声明当成完全不同的两个类型所以是⾮法的。 匿名的结构体类型如果没有对结构体类型重命名的话基本上只能使⽤⼀次。 1.3 结构的自引用 在结构中包含⼀个类型为该结构本⾝的成员是不可以的。 链表的解释图 ⽐如定义⼀个链表的节点 struct Node
{int data;;//存放数据struct Node next;
}; 这样是不正确的因为⼀个结构体中再包含⼀个同类型的结构体变量这样结构体变量的⼤⼩就会⽆穷的大是不合理的。 正确的自引用方式 struct Node
{
int data;//存放数据struct Node* next;//存放写一个节点的地址
}; 在结构体⾃引⽤使⽤的过程中夹杂了 typedef 对匿名结构体类型重命名也容易引⼊问题看看下⾯的代码 接下来的代码是不行的 typedef struct
{int data;Node* next;//Node先用了但是重命名在他之后并在这一步并没有重新完成重命名
}Node; Node先用了但是重命名在他之后在这一步并没有重新完成重命名 解决⽅案如下定义结构体不要使⽤匿名结构体了 typedef struct Node
{int data;struct Node* next;
}Node; 2. 结构体内存对齐 ①对齐规则 ⾸先得掌握结构体的对⻬规则 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。 //练习1
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
printf(%d\n, sizeof(struct S1));//练习2
struct S2
{char c1;char c2;int i;
};
printf(%d\n, sizeof(struct S2)); //练习3
struct S3
{double d;char c;int i;
};
printf(%d\n, sizeof(struct S3));
//练习4-结构体嵌套问题
struct S4
{char c1;struct S3 s3;double d;
};
printf(%d\n, sizeof(struct S4)); ②offsetof函数 //宏 //offsetof 计算结构体成员相较于起始位置的偏移量 //头文件 #include stddef.h 计算一下s1个成员的偏移量 再计算一下s4各成员的偏移量 ③为什么存在内存对⻬? ⼤部分的参考资料都是这样说的 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。 那在设计结构体的时候我们既要满⾜对⻬⼜要节省空间如何做到 让占⽤空间⼩的成员尽量集中在⼀起 1 //例如
2 struct S1
3 {
4 char c1;
5 int i;
6 char c2;
7 };
8
9 struct S2
10 {
11 char c1;
12 char c2;
13 int i;
14 }; S1 和 S2 类型的成员⼀模⼀样但是 S1 和 S2 所占空间的⼤⼩有了⼀些区别。 ④ 修改默认对⻬数 #pragma 这个预处理指令可以改变编译器的默认对⻬数。 #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;
} 结构体在对⻬⽅式不合适的时候我们可以⾃⼰更改默认对⻬数 3. 结构体传参 struct S
{int data[1000];int num;
};
struct S s {{1,2,3,4}, 1000};
//结构体传参
void print1(struct S s)
{printf(%d\n, s.num);
}
//结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{printf(%d\n, ps-num);
}
int main()
{ print1 没有 print2 函数好 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。 结论 结构体传参的时候要传结构体的地址 。 4. 结构体实现位段 位段是基于结构体的结构体拥有实现位段的能⼒。 ① 位段 位段的声明和结构是类似的有两个不同 1. 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 或char在C99中位段成员的类型也可以选择其他类型。 2. 位段的成员名后边有⼀个冒号和⼀个数字。 ⽐如 struct A
{int _a:2;//2表示bit位为2int _b:5;//bit位有5位int _c:10; //25103047 一共47个比特位int _d:30; //打印为8字节
};
//注意
//变量名
//1.数字、名称、下划线
//2.开头不能为数字 注意 变量名//1.数字、名称、下划线//2.开头不能为数字 我们打印 printf(%d\n, sizeof(struct A)); A就是⼀个位段类型。 那位段A所占内存的⼤⼩是为8字节 对比一下正常情况不用位段 ② 位段的内存分配 1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char 等类型 2. 位段的空间上是按照需要以4个字节 int 或者1个字节 char 的⽅式来开辟的。 3. 位段涉及很多不确定因素位段是不跨平台的注重可移植的程序应该避免使⽤位段。 接下来的实现仅在vs情况下。 //⼀个例⼦
struct S
{char a:3;char b:4;char c:5;char d:4;
};
struct S s {0};
s.a 10;
s.b 12;
s.c 3;
s.d 4;
//空间是如何开辟的 我们再详细解释一下 内存中的存储方式更显而易见 ③ 位段的跨平台问题 1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。 2. 位段中最⼤位的数⽬不能确定。16位机器最⼤1632位机器最⼤32写成27在16位机器会出问题。 3. 位段中的成员在内存中从左向右分配还是从右向左分配标准尚未定义。 4. 当⼀个结构包含两个位段第⼆个位段成员⽐较⼤⽆法容纳于第⼀个位段剩余的位时是舍弃剩余的位还是利⽤这是不确定的。 总结 跟结构相⽐位段可以达到同样的效果并且可以很好的节省空间但是有跨平台的问题存在。 注意 int - 4个字节 - 32bit 但是在16位的机器上 int - 2个字节 - 16bit ⑤ 位段的应⽤与使⽤的注意事项 应用 下图是⽹络协议中IP数据报的格式我们可以看到其中很多的属性只需要⼏个bit位就能描述这⾥使⽤位段能够实现想要的效果也节省了空间这样⽹络传输的数据报⼤⼩也会较⼩⼀些对⽹络的畅通是有帮助的。 打印呵呵 位段使⽤的注意事项 位段的⼏个成员共有同⼀个字节这样有些成员的起始位置并不是某个字节的起始位置那么这些位置处是没有地址的。内存中每个字节分配⼀个地址⼀个字节内部的bit位是没有地址的。 所以 不能对位段的成员使⽤操作符 这样就不能使⽤scanf直接给位段的成员输⼊值只能是先输⼊放在⼀个变量中然后赋值给位段的成员。 struct A
{int _a : 2;int _b : 5;int _c : 10;int _d : 30;
};
int main()
{struct A sa {0};scanf(%d, sa._b);//这是错误的//正确的⽰范int b 0; //先初始化一个变量scanf(%d, b); //再赋值给它sa._b b; //再把这个变量赋值给它return 0;
} 二、⾃定义类型联合 1. 联合体类型的声明 像结构体⼀样联合体也是由⼀个或者多个成员构成这些成员可以不同的类型。 但是编译器只为最⼤的成员分配⾜够的内存空间。联合体的特点是所有成员共⽤同⼀块内存空间。所以联合体也叫共用体。 给联合体其中⼀个成员赋值其他成员的值也跟着变化。 #include stdio.h
//联合类型的声明
union Un
{char c;int i;
};
int main()
{//联合变量的定义union Un un {0};//计算连个变量的⼤⼩printf(%d\n, sizeof(un));return 0;
} 输出的结果 1 4 2. 联合体的特点 联合的成员是共⽤同⼀块内存空间的这样⼀个联合变量的⼤⼩⾄少是最⼤成员的⼤⼩因为联合⾄少得有能⼒保存最⼤的那个成员。 //代码1
#include stdio.h
//联合类型的声明
union Un
{char c;int i;
};
int main()
{//联合变量的定义union Un un {0};// 下⾯输出的结果是⼀样的吗printf(%p\n, (un.i));printf(%p\n, (un.c));printf(%p\n, un);return 0;
} 输出的结果 001AF85C
001AF85C
001AF85C 联合体的成员在共用同一块空间的所以: 联合体也叫共用体 //代码2
#include stdio.h
//联合类型的声明
union Un
{char c;int i;
};
int main()
{//联合变量的定义union Un un {0};un.i 0x11223344;un.c 0x55;printf(%x\n, un.i);return 0;
} 输出的结果 11223355 代码1输出的三个地址⼀模⼀样代码2的输出我们发现将i的第4个字节的内容修改为55了。 我们仔细分析就可以画出un的内存布局图。 3. 相同成员的结构体和联合体对⽐ 对⽐⼀下相同成员的结构体和联合体的内存布局情况。 结构体 struct S
{char c;int i;
};
struct S s {0}; union Un
{char c;int i;
};
union Un un {0}; 4. 联合体⼤⼩的计算 • 联合的⼤⼩⾄少是最⼤成员的⼤⼩。 • 当最⼤成员⼤⼩不是最⼤对⻬数的整数倍的时候就要对⻬到最⼤对⻬数的整数倍。 #include stdio.h
union Un1
{char c[5];int i;
};
union Un2
{short c[7];int i;
};
int main()
{//下⾯输出的结果是什么printf(%d\n, sizeof(union Un1));//8printf(%d\n, sizeof(union Un2));//16return 0;
} 使⽤联合体是可以节省空间的 举例 ⽐如我们要搞⼀个活动要上线⼀个礼品兑换单礼品兑换单中有三种商品图书、杯⼦、衬衫。 每⼀种商品都有库存量、价格、商品类型和商品类型相关的其他信息。 图书书名、作者、⻚数 杯⼦设计 衬衫设计、可选颜⾊、可选尺⼨ 那我们不耐⼼思考直接写出⼀下结构 struct gift_list
{//公共属性int stock_number;//库存量double price; //定价int item_type;//商品类型//特殊属性char title[20];//书名char author[20];//作者int num_pages;//⻚数char design[30];//设计int colors;//颜⾊int sizes;//尺⼨
}; 上述的结构其实设计的很简单⽤起来也⽅便但是结构的设计中包含了所有礼品的各种属性这样使得结构体的⼤⼩就会偏⼤⽐较浪费内存。因为对于礼品兑换单中的商品来说只有部分属性信息是常⽤的。 ⽐如 商品是图书就不需要design、colors、sizes。 所以我们就可以把公共属性单独写出来剩余属于各种商品本⾝的属性使⽤联合体起来这样就可以介绍所需的内存空间⼀定程度上节省了内存。 struct gift_list
{int stock_number;//库存量double price; //定价int item_type;//商品类型union{struct{char title[20];//书名char author[20];//作者int num_pages;//⻚数}book;struct{char design[30];//设计}mug;struct{char design[30];//设计int colors;//颜⾊int sizes;//尺⼨}shirt;}item;
};5. 联合的⼀个练习 写⼀个程序判断当前机器是⼤端还是⼩端 int check_sys()
{union{int i;char c;}un;un.i 1;return un.c;//返回1是⼩端返回0是⼤端
} 第一种方法 第二种方法 三、自定义类型枚举类型 1. 枚举类型的声明
