1,结构体
1.1结构: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。
1.2结构的申明
struct tag{member - list ;} variable - list ;
举例
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
1.3匿名结构体
在声明结构的时候,可以不完全的声明。
举例
//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;
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p=&x是非法操作。
1.4结构体自引用
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
1.5结构体变量的定义和初始化
struct Point
{
int x;
int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1
struct Point p2; //定义结构体变量p2
//初始化:定义变量的同时赋初值。
struct Point p3 = {x, y};
struct Stu //类型声明
{
char name[15];//名字
int age; //年龄
};
struct Stu s = {"zhangsan", 20};//初始化
struct Node
{
int data;
struct Point p;
struct Node* next;
}n1 = {10, {4,5}, NULL}; //结构体嵌套初始化
struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};//结构体嵌套初始化
1.6结构体内存对齐
首先得掌握结构体的对齐规则:
1.
第一个成员在与结构体变量偏移量为
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 该成员大小的较小值
。
VS
中默认的值为
8
Linux
中没有默认对齐数,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(每个成员变量都有一个对齐数)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的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(含嵌套结构体的对齐数)的整数倍。
由于内存对齐原因,所以尽管S1,S2的结构体成员相同,但是所占字节不同。
根据内存对齐规则,可以得出S1的成员在内存中的布局。
同样可以得出S2在内存中的布局。
对于结构体中嵌套结构体。
S3的大小由上面规则不难分析出
S4嵌套了S3布局即为
存在内存对齐的原因
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。
总体来说:
结构体的内存对齐是拿
空间
来换取
时间
的做法。
1.7修改默认对齐数
使用到的是#pragma这个预处理指令。
#include <stdio.h>
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数,还原为默认
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S2
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数,还原为默认
总结来说
结构在对齐方式不合适的时候,我们可以自己更改默认对齐数。
1.8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;
}
尽管说传地址和传结构体本身都能实现某些功能,但是,最好还是传地址。
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。
总结来说
结构体传参的时候,要传结构体的地址。
2,位段
2.1什么是位段
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
。
2.
位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
};
2.2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
(属于整形家族)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?
2.3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
16
,
32
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。
总的来说
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。
3,枚举
枚举顾名思义就是一一列举。 把可能的取值一一列举。
3.1枚举类型的定义
enum Day//星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
enum Sex//性别
{
MALE,
FEMALE,
SECRET
};
enum Color//颜色
{
RED,
GREEN,
BLUE
};
以上定义的
enum Day
,
enum Sex
,
enum Color
都是枚举类型。
{}
中的内容是枚举类型的可能取值,也叫
枚举常量
。
这些可能取值都是有值的,默认从
0
开始,依次递增
1
,当然在声明枚举类型的时候也可以赋初值。
例如:
enum Color//颜色
{
RED=1,
GREEN=2,
BLUE=4
};
3.2枚举的优点
我们可以使用
#define
定义常量,为什么非要使用枚举?
枚举的优点:
1.
增加代码的可读性和可维护性
2.
和
#define
定义的标识符比较枚举有类型检查,更加严谨。
3.
便于调试
4.
使用方便,一次可以定义多个常量
4,联合(共同体)
4.1联合类型的定义
联合也是一种特殊的自定义类型
这种类型定义的变量也包含一系列的成员,特征是这些成员公用同一块空间(所以联合也叫共用体)。
比如:
4.2联合的特点
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)。
4.3联合大小的计算
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齐数的整数倍的时候,就要对齐到最大对齐数的整数倍。