建设网站教程论坛,做网站前后端的发布流程,如何写开发信wordpress,开发小程序多少钱一个自定义类型#xff1a;结构体
一、结构体类型的声明
1.1、结构体回顾
结构是⼀些值的集合#xff0c;这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量。
1.1.1、结构的声明
例如描述⼀个学生#xff1a;
struct Stu
{char name[20];//名字int age;//年龄c…自定义类型结构体
一、结构体类型的声明
1.1、结构体回顾
结构是⼀些值的集合这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量。
1.1.1、结构的声明
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 1.1.2、结构体变量的创建和初始化
#include stdio.hstruct 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;
}
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
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)。 那么问题来了
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否可以呢
比如定义⼀个链表的节点
struct Node
{int data;struct Node next;
}; 上述代码正确吗如果正确那 sizeof(struct Node) 是多少 仔细分析其实是不行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;struct Node* next;
}; 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 下面的代码可行吗? 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。
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;
二、结构体内存对齐 我们已经掌握了结构体的基本使用了。 现在我们深入讨论⼀个问题计算结构体的大小。 这也是⼀个特别热门的考点 结构体内存对齐。 2.1、对齐规则
首先得掌握结构体的对齐规则 1. 结构体的第⼀个成员对齐到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处 2. 其他成员变量要对齐到某个数字对齐数的整数倍的地址处。 对齐数 编译器默认的⼀个对齐数 与 该成员变量大小的较小值。 - VS 中默认的值为 8 - Linux中 gcc 没有默认对齐数对齐数就是成员自身的大小 3. 结构体总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。 4. 如果嵌套了结构体的情况嵌套的结构体成员对齐到自己的成员中最大对齐数的整数倍处结构体的整体大小就是所有最大对齐数含嵌套结构体中成员的对齐数的整数倍。 //练习1
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};//练习2
struct S2
{char c1;char c2;int i;
};int main()
{struct S1 s1 { 0 };struct S2 s2 { 0 };printf(%zd\n, sizeof(struct S1));printf(%zd\n, sizeof(struct S2));return 0;
} #include stddef.h
//宏
//offsetof - 计算结构体成员相较于起始位置的偏移量//练习3
struct S3
{double d;char c;int i;
};//练习4-结构体嵌套问题
struct S4
{char c1;struct S3 s3;double d;
}; 2.2、为什么存在内存对齐? 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齐。原因在于为了访问未对齐的内存处理器需要作两次内存访问而对齐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齐成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齐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齐又要节省空间如何做到 //例如
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};struct S2
{char c1;char c2;int i;
}; 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。
2.3、修改默认对齐数 #pragma 这个预处理指令可以改变编译器的默认对齐数。
#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;
} 结构体在对齐方式不合适的时候我们可以自己更改默认对齐数。 三、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(s); //传结构体print2(s); //传地址return 0;
}
上面的 print1 和 print2 函数哪个好些
答案是首选print2函数。 结论 结构体传参的时候要传结构体的地址。 四、结构体实现位段
4.1、什么是位段?
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 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;int _b:5;int _c:10;int _d:30;
}; A就是⼀个位段类型。 那位段A所占内存的大小是多少 4.2、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。 //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 以上我们做了假设 ①假设内存空间从右向左使用②如果剩余的空间不够下一个成员使用就浪费。
4.3、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。 4.4、位段的应用 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。 4.5、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;scanf(%d, b);sa._b b;return 0;
}
