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网站开发前端和后端,网页优化方案,施工企业办实事,免费开源网站建设系统目录 一、结构的特殊声明二、结构的自引用三、结构体内存对齐1.对齐规则2.为什么存在内存对齐(1)平台原因 (移植原因)#xff1a;(2)性能原因#xff1a; 3.修改默认对齐数 四、结构体传参五、结构体实现位段1.什么是位段2.位段的内存分配3.位段的跨平台问题4.位段使用的注意… 目录 一、结构的特殊声明二、结构的自引用三、结构体内存对齐1.对齐规则2.为什么存在内存对齐(1)平台原因 (移植原因)(2)性能原因 3.修改默认对齐数 四、结构体传参五、结构体实现位段1.什么是位段2.位段的内存分配3.位段的跨平台问题4.位段使用的注意事项 一、结构的特殊声明 前面我们在学习操作符的时候已经学习了结构体的创建和初始化以及声明这里有不了解的宝子们可以看看我的这篇文章哈https://blog.csdn.net/weixin_66058866/article/details/136741650 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//这里省略掉了结构体类型名 {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 //在上⾯代码的基础上下⾯的代码合法吗 p x;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。 二、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; };创建一个指向自己的结构体指针就可以避免上面的问题了。 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 typedef struct {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。 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;三、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 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偏移量为自身对齐数的整数倍地址处。 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 中默认的对齐数为 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对齐到自己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; }; 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));思考一下大小各是多少呢 练习1 12 练习2 8 练习3 16 练习4 322.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 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。 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。 四、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。 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。 五、结构体实现位段 结构体讲完就得讲讲结构体实现 位段 的能力。 1.什么是位段 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 在C99中位段成员的类型也可以选择其他类型。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; }; printf(%d\n, sizeof(struct A));A就是一个位段类型。 那位段A所占内存的大小是多少 82.位段的内存分配 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char 等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。 //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
3.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.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; }看到这里别忘了给博主点个赞和小小的关注哟创作不易谢谢宝子们的支持❤️