c语言-＞浅学结构体

2023-12-15 20:20:17

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前言

?作者简介：大家好，我是橘橙黄又青，一个想要与大家共同进步的男人😉😉

目的：学习结构体基础内容，联合体的内容和与结构体的区别，枚举类型的理解。

1. 结构体类型的声明

struct tag
{
     member-list;
}variable-list;

例如描述?个学?：

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.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);
     return 0;
}

也可以按照指定循序初始化

     struct Stu s2 = { .age = 18, .name = "lisi", .id = "20230818002", .sex = "?
     printf("name: %s\n", s2.name);
     printf("age : %d\n", s2.age);
     printf("sex : %s\n", s2.sex);
     printf("id : %s\n", s2.id);

1.2 结构的特殊声明

在声明结构的时候，可以不完全的声明看：

//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?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?代码的基础上，下?的代码合法吗？
p = &x;

警告：

编译器会把上?的两个声明当成完全不同的两个类型，所以是?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??次。

1.3 结构的?引?

在结构中包含?个类型为该结构本?的成员是否可以呢？

?如，定义?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?的，因为?个结构体中再包含?个同类型的结构体变量，这样结构体变量的? ?（字节）就会?穷的?，是不合理的。

正确的?引??式：

struct Node
{
     int data;
     struct Node* next;
};

这个到后面数据结构会细讲。、

1.4typedef 对匿名结构体类型重命名

在结构体?引?使?的过程中，夹杂了 typedef 对匿名结构体类型重命名，也容易引?问题，看看

下?的代码，可?吗？

typedef struct
{
     int data;
     Node* next;
}Node;

答案是不?的，因为Node是对前?的匿名结构体类型的重命名产?的， 但是在匿名结构体内部提前使?Node类型来创建成员变量 ，这是不?的。

解决?案如下：定义结构体不要使?匿名结构体了

typedef struct Node
{
     int data;
     struct Node* next;
}Node;

2. 结构体内存对?

现在我们深?讨论?个问题：计算结构体的??。

这也是?个特别热?的考点：结构体内存对?。

2.1 对?规则

?先得掌握结构体的 对?规则 ：

1. 结构体的第?个成员对?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?到某个数字（对?数）的整数倍的地址处。

对?数 = 编译器默认的?个对?数 与 该成员变量??的较?值。

3. 结构体总??为最?对?数（结构体中每个成员变量都有?个对?数，所有对?数中最?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?到??的成员中最?对?数的整数倍处，结构体的整体??就是所有最?对?数（含嵌套结构体中成员的对?数）的整数倍。

扩展：

- VS 中默认的值为 8

- Linux中 gcc 没有默认对?数，对?数就是成员??的??

?接下来用4个例子说明：

案例1：

struct S1
{
     char c1;
     int i;
     char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));//12

分析：

案例2：

struct S2
{
     char c1;
     char c2;
     int i;
};
    printf("%d\n", sizeof(struct S2));//8

分析：

案例3：

struct S3
{
     double d;
     char c;
     int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));//32

分析：

?案例4：

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));

分析：

2.2 为什么存在内存对?? ?

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?然边界上对?。原因在于，为了访问未对?的内存，处理器需要作两次内存访问；?对?的内存访问仅需要?次访问。假设?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?成8的倍数，那么就可以 ??个内存操作来读或者写值了。否则，我们可能需要执?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?是拿空间来换取时间的做法。

2.3 修改默认对?数

#pragma 这个预处理指令，可以改变编译器的默认对?数，案例：

#include <stdio.h>
#pragma pack(1)//设置默认对?数为1
struct S
{
     char c1;
     int i;
     char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的对?数，还原为默认
int main()
{
     printf("%d\n", sizeof(struct S));
     return 0;
}

这样就可以修改默认的对齐数了。

结构体在对??式不合适的时候，我们可以??更改默认对?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

//第1种
void print1(struct S s)
{
     printf("%d\n", s.num);
}

//第2种
//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?的 print1 和 print2 函数哪个好些？

答案是：?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?个结构体对象的时候，结构体过?，参数压栈的的系统开销?较?，所以会导致性能的下降。

结论：?

?也就是说：如果结构体过?，开辟空间大，不利于计算机的结束效率。

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?个冒号和?个数字（bit位个数）。

?如：

struct A
{
     int _a:2;
     int _b:5;
     int _c:10;
     int _d:30;
};

A就是?个位段类型。

那位段A所占内存的??是多少？

printf("%d\n", sizeof(struct A));

这是为什么呢？接下来我们来学习位段的内存分配。

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?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?位段。

举一个例子，位段是如何开辟空间的呢：

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;

?分析：

总结：vs从左向右使用，遵循结构体对齐数原则，如果剩余的空间不够就浪费一定空间，开辟新空间。

4.3 位段的跨平台问题

1. int 位段被当成有符号数还是?符号数是不确定的。

2. 位段中最?位的数?不能确定。（16位机器最?16，32位机器最?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?个结构包含两个位段，第?个位段成员?较?，?法容纳于第?个位段剩余的位时，是舍弃剩余的位还是利?，这是不确定的。

?总结：跟结构相?，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位段使?的注意事项

位段的?个成员共有同?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?个地址，?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?&操作符，这样就不能使?scanf直接给位段的成员输?值，只能是先输? 放在?个变量中，然后赋值给位段的成员。

如下：

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?范
     int b = 0;
     scanf("%d", &b);
     sa._b = b;
     return 0;
}

结构体的学习就到这里了，都看到这里了，点一个赞吧，谢谢。?

文章来源:https://blog.csdn.net/chendemingxxx/article/details/134906255
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