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山西网站建设开发,广州网站推广方案,临沂网站搜索排名,丽水专业网站建设公司本章重点 主要讲解结构体和位移动的使用和定义与声明#xff0c;并且结构体和位段在内存中是如何存储的。 文章目录结构体结构体类型的声明结构体特殊的声明结构体变量的定义和初始化结构体成员的访问结构的自引用结构体内存对齐结构体传参位段什么是位段位段的内存分配位段的… 本章重点 主要讲解结构体和位移动的使用和定义与声明并且结构体和位段在内存中是如何存储的。 文章目录结构体结构体类型的声明结构体特殊的声明结构体变量的定义和初始化结构体成员的访问结构的自引用结构体内存对齐结构体传参位段什么是位段位段的内存分配位段的跨平台问题结构体 结构体类型的声明 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。 例如用结构体描述一个学生 struct Stu {//结构体成员变量char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号 }; //分号不能丢struct 结构体关键字stu结构体标签 (标签可以自己随便起)struct stu - 结构体类型结构的成员可以是标量、数组、指针甚至是其他结构体。 结构体特殊的声明 在声明结构的时候可以不完全的声明但是这样只能调用一次。 匿名结构体类型 只能调用一次因为没有结构体标签 //匿名结构体类型
struct {int a;char b;float c; }x; //但是这样写只能调用一次x因为没有结构体标签结构体变量的定义和初始化 有了结构体类型那如何定义变量和初始化呢其实很简单。 结构体定义: struct stu {char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号 }s1,s2,s3; 全局变量的定义struct stu s4; 全局变量的定义int main() {struct stu s5; 局部变量定义struct stu s6; 局部变量定义return 0; }如果结构体名字过长我们也可以typedef一下但是typedef时注意想在此地方加全局变量是不允许的如果此时想要创造全局变量应该像上代码s4一样创造。 结构体初始化 struct stu {char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号 }s1 { wangwu,25,sex,2022333 }; struct stu s1 { lihua,18,sex,2022111 }; //全局变量的初始化int main() {struct stu s2 { lisi,20,sex,2022222 };//局部变量初始化return 0; }结构体成员的访问 结构体变量如何访问成员 结构变量的成员是通过点操作符.访问的。点操作符接受两个操作数。 结构变量的成员也可以通过-箭头来访问。 那.和-到底使用那个呢 点.是用于结构体变量访问成员箭头-是用于结构体指针访问成员。 点.是用于结构体变量访问成员 #includestdio.h struct stu {char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号};void test1(struct stu q1) {//通过 . 来访问printf(%s\n, q1.name);printf(%d\n, q1.age);printf(%s\n, q1.sex);printf(%s\n, q1.id); }int main() {struct stu s1 { lisi,20,sex,2022222 };//局部变量初始化test1(s1);return 0; }箭头-是用于结构体指针访问成员。 #includestdio.h struct stu {char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号};void test2(struct stu* q1) {//通过 . 来访问printf(%s\n, q1-name);printf(%d\n, q1-age);printf(%s\n, q1-sex);printf(%s\n, q1-id); }int main() {struct stu s1 { lisi,20,sex,2022222 };//局部变量初始化test2(s1);return 0; }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 答案是 可以的。 但是必须写成指针的形式。如果写成以下这样是错误的会一直套娃下去根本不知道该结构体大小是多少 错误的写法 struct Node {int data;struct Node next; };正确的写法应该写成指针的形式 struct Node {int data;struct Node* next; };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。 看看以下代码输出的是什么 struct S1 {int a;char c; };int main() {int ret sizeof(struct S1);printf(%d\n, ret);return 0; }很多人一开始以为是5但并不是的。 答案是8那为什么呢这就与结构体内存对齐相关了 如何计算结构体内存 首先得掌握结构体的对齐规则 .结构体的第一个成员永远都放在0偏移处从第二个成员开始以后的每个成员都要对齐到某个对齐数的整数倍地址处.(取对齐数较小值) 对齐数 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。 - 备注 VS 环境下 默认对齐数是8 gcc 环境下 没有默认对齐数没有默认对齐数时对齐数就是成员自身的大小当成员全部存放进去后, 结构体的总大小必须是所有成员的对齐数中最大对齐数的整数倍如果不够则浪费空间对齐.如果嵌套了结构体嵌套的结构体成员要对齐到自己成员的最大对齐数的整数倍处,整个结构体的大小必须是最大对齐数的整数倍最大对齐数包含中嵌套的结构体成员中的对齐数 我们直接上练习理解 练习 1 sizeofstruct S1输出结果是什么 struct S1 {char c1;int i;char c2; }; printf(%d\n, sizeof(struct S1));答案是-12 练习 2 sizeofstruct S2输出结果是什么 struct S2 {char c1;char c2;int i; }; printf(%d\n, sizeof(struct S2));答案是-8 练习 3sizeofstruct S3输出结果是什么 struct S3 {double d;char c;int i; }; printf(%d\n, sizeof(struct S3));答案是-16 练习4-结构体嵌套问题,以下输出的是什么 struct S3 {int d;char c;int i; };struct S4 {char c1;struct S3 s3;int d; }; printf(%d\n, sizeof(struct S4));答案是20 为什么存在内存对齐? 大部分的参考资料都是如是说的 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。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。 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 让占用空间小的成员尽量集中在一起。 //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。 s1 内存是12个字节 s2 内存是8个字节 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。 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。 位段 结构体讲完就得讲讲结构体实现 位段 的能力。 什么是位段 有些数据在存储时并不需要占用一个完整的字节只需要占用一个或几个二进制位即可。为了充分利用好内存空间C语言又提供了一种叫做位段的数据结构 位段能够减少储存数据的位数 信息的存取一般以字节为单位 位段的声明和结构是类似的有两个不同 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。: 后面的数字用来限定成员变量占用的位数在结构体定义时指定某个成员变量所占用的是二进制位数Bit 例如 struct A {int _a:2;int _b:5;int _c:10;int _d:30; };他们虽然是int类型在内存占32个比特位但是 位段限制了他们所占的空间比如a只能占2个bitb占5个bitc占10个bit位d占10个bit位。 A就是一个位段类型。 那位段A的大小是多少 printf(%d\n, sizeof(struct A));答案是-8 为什么呢那就关于位段的内存分配了。s 位段的内存分配 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char 属于整形家族类型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。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。 struct S {char a : 3;char b : 4;char c : 5;char d : 4; }; int main() {struct S s { 0 };s.a 10;s.b 12;s.c 3;s.d 4;system(pause); }改代码内存空间是如何开辟的图解 总结 vs 分配到的内存中的比特位是由右向左使用分配的内存剩余的比特位不够使用时浪费掉 位段的跨平台问题 int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。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。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。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但是可以很好的节省空间但是有跨平台的问题存在。