C语言进阶-自定义类型:结构体、枚举、联合(2)

简介: C语言进阶-自定义类型:结构体、枚举、联合

2.位段

2.1什么是位段?

位段的声明和结构体是类似的,但是有两个不同:

1.位段的成员必须是int、unsigned int、或signed int。

2.位段的成员名后面有一个冒号和一个数字。

比如:

#include<stdio.h>
struct A
{
  int _a : 2;
  int _b : 5;
  int _c : 10;
  int _d : 30;
};
int main()
{
  printf("%zd\n", sizeof(struct A));
  return 0;
}

其中A就是一个位段类型,那struct A的大小是多少呢?

答案是8。

为什么是8呢?有人说,2+5+10+30=47,一个int型不够用,得用两个int 型,就是8个字节了,这种说法对吗?

下面我们来讲一下,位段的内存分配:

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。

下面我们来看一个例子:

#include<stdio.h>
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;
  printf("%zd\n", sizeof(s));
  return 0;
}

我们假设位段中的成员a,b,c,d在内存中是从右向左分配的,并且空间不够用就舍弃,重新开辟新的空间,那在内存中应该如下图所示:

只需要3个字节就能将a,b,c,d都存放下,那我们来验证一下运行结果是不是3:

可以看到,确实是3,那在VS中可能就是像上面所说的那样存储的,为什么说可能呢,这个问题放在位段的跨平台问题中讲。

现在我们接着来将10、12、3、4存放在a,b,c,d中,看看是怎样存进去的?

存进去后是01011010 00000011 00000100,化为16进制数应该是:620304,

打开监视窗口可以看到:

那我们就可以确定,当前VS编译器中,位段中的成员的存储就是从左往右分配的,并且当开辟的空间不够用时,剩余的空间会被舍弃,重新开辟一个新的空间。

这只能说明在VS编译器中位段的内存分配方式,不一定适用于其他编译器。

这就牵扯到位段的跨平台问题了。

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。

总结一下:跟结构体相比,位段可以达到同样的效果,可以节省空间,但是位段存在跨平台问题。

2.4位段的应用

以上是一个IP数据包的格式,如果我们要给另外的人发送信息,在计算机中不可能是简单的信息裸奔过去,而是把它打包成数据包的格式,这时我们用位段可以最大程度的节省空间。

3.枚举

枚举就是把可能得取值一一列举。

比如生活中的,一周从星期一到星期日可以一一列举,性别可以一一列举,三原色可以一一列举。

3.1枚举的定义

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
};

注意枚举列举的是可能取值,称为枚举常量,用逗号一一隔开,和结构体不同,结构体里面时成员变量,用分号隔开。

下面我们也可以创建一个枚举类型的变量:

#include<stdio.h>
enum Color
{
  RED,
  GREEN,
  BLUE
};
int main()
{
  enum Color c = GREEN;
  return 0;
}

枚举常量也是有值的,默认从0开始,依次递增。

我们可以打印一下:

当然,我们也可以自己指定值:

3.2枚举的优点

我们可以使用#define定义常量,为什么要使用枚举?

枚举的优点:

1.增加代码的可读性和可维护性

如果我们用#define定义常量的话,RED GREEN BLUE就是一堆数字,根据数字很难联想到颜色。

2.和#define定义的标识符相比,枚举有类型检查,并且更加严格

我们把文件名改为.cpp运行下面代码会发现报错了:

枚举有类型检查,而#define定义的标识符常量是没有类型检查的。

3.便于调试

如果我们用#define RED 0;我们使用时int a=RED;此时我们看到的是RED,但是编译器在预处理阶段早就令a=0了,这样我们看到的和编译器内部的不一致,调试时就会发生一些无法预估的问题。

4.枚举使用方便,一次可以定义多个常量

4.联合(共用体)

4.1联合体的定义

联合是一种特殊的自定义类型。

联合定义的变量也包含一系列成员,特征是这些成员共用同一块空间(所以联合也称共用体)

下面看一段代码:

#include<stdio.h>
union UN
{
  char c;
  int i;
};
int main()
{
  union UN un = { 0 };
  printf("%zd\n", sizeof(un));
  printf("%p\n", &un);
  printf("%p\n", &(un.c));
  printf("%p\n", &(un.i));
  return 0;
}

运行结果:

为什么联合类型变量un的大小是4呢,不应该是5吗?

这个根据我们打印的地址就可以看出来,它们的地址空间是相同的,之前也讲过联合体成员共用同一块空间,所以c和i在内存中应该如下图所示:

所以注意在同一时间内,共用体成员只能用一个,不能同时使用。

上述代码,如果我们要改c的值,那i的值也会改变:

4.2联合体的使用

前面的章节中我们讲过,大小端的定义,也讲过如何判断大小端,这里不再详细说明,想要了解的,可以看之前的文章:

https://blog.csdn.net/syh163/article/details/133034092

今天了解了联合体,我们可以根据联合体来写一个判断当前编译器是大端字节序存储还是小端字节序存储的函数:

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int check_sys()
{
  union UN
  {
    int i;
    char c;
  }un = {.i=1};
  return un.c;
}
int main()
{
  int ret = check_sys();
  if (ret == 1)
    printf("小端\n");
  else
    printf("大端\n");
  return 0;
}

4.3联合体大小的计算

联合体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

下面直接看例子:

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
union un1
{
  char c[5];
  int i;
};
union un2
{
  short c[7];
  int i;
};
int main()
{
  printf("%d\n", sizeof(union un1));
  printf("%d\n", sizeof(union un2));
  return 0;
}

运行结果:

联合体union un1中,数组c的大小是5个字节,i的大小是4个字节,因为联合体至少是最大成员的大小,所以union un1的大小至少是5,而c的对齐数是1,i的对齐数是4,所以最大对齐数是4,5不是4的倍数,所以要对齐到8。

同理可得union un2的大小是16。

以上就是今天所有的内容了,未完待续。。。

目录
相关文章
|
17天前
|
存储 网络协议 编译器
【C语言】深入解析C语言结构体:定义、声明与高级应用实践
通过根据需求合理选择结构体定义和声明的放置位置,并灵活结合动态内存分配、内存优化和数据结构设计,可以显著提高代码的可维护性和运行效率。在实际开发中,建议遵循以下原则: - **模块化设计**:尽可能封装实现细节,减少模块间的耦合。 - **内存管理**:明确动态分配与释放的责任,防止资源泄漏。 - **优化顺序**:合理排列结构体成员以减少内存占用。
87 14
|
21天前
|
存储 编译器 C语言
【C语言】结构体详解 -《探索C语言的 “小宇宙” 》
结构体通过`struct`关键字定义。定义结构体时,需要指定结构体的名称以及结构体内部的成员变量。
90 10
|
25天前
|
存储 数据建模 程序员
C 语言结构体 —— 数据封装的利器
C语言结构体是一种用户自定义的数据类型,用于将不同类型的数据组合在一起,形成一个整体。它支持数据封装,便于管理和传递复杂数据,是程序设计中的重要工具。
|
1月前
|
存储 C语言
C语言如何使用结构体和指针来操作动态分配的内存
在C语言中,通过定义结构体并使用指向该结构体的指针,可以对动态分配的内存进行操作。首先利用 `malloc` 或 `calloc` 分配内存,然后通过指针访问和修改结构体成员,最后用 `free` 释放内存,实现资源的有效管理。
105 13
|
1月前
|
存储 编译器 数据处理
C 语言结构体与位域:高效数据组织与内存优化
C语言中的结构体与位域是实现高效数据组织和内存优化的重要工具。结构体允许将不同类型的数据组合成一个整体,而位域则进一步允许对结构体成员的位进行精细控制,以节省内存空间。两者结合使用,可在嵌入式系统等资源受限环境中发挥巨大作用。
60 11
|
21天前
|
存储 C语言 开发者
【C语言】字符串操作函数详解
这些字符串操作函数在C语言中提供了强大的功能,帮助开发者有效地处理字符串数据。通过对每个函数的详细讲解、示例代码和表格说明,可以更好地理解如何使用这些函数进行各种字符串操作。如果在实际编程中遇到特定的字符串处理需求,可以参考这些函数和示例,灵活运用。
40 10
|
21天前
|
存储 程序员 C语言
【C语言】文件操作函数详解
C语言提供了一组标准库函数来处理文件操作,这些函数定义在 `<stdio.h>` 头文件中。文件操作包括文件的打开、读写、关闭以及文件属性的查询等。以下是常用文件操作函数的详细讲解,包括函数原型、参数说明、返回值说明、示例代码和表格汇总。
42 9
|
21天前
|
存储 Unix Serverless
【C语言】常用函数汇总表
本文总结了C语言中常用的函数,涵盖输入/输出、字符串操作、内存管理、数学运算、时间处理、文件操作及布尔类型等多个方面。每类函数均以表格形式列出其功能和使用示例,便于快速查阅和学习。通过综合示例代码,展示了这些函数的实际应用,帮助读者更好地理解和掌握C语言的基本功能和标准库函数的使用方法。感谢阅读,希望对你有所帮助!
32 8
|
21天前
|
C语言 开发者
【C语言】数学函数详解
在C语言中,数学函数是由标准库 `math.h` 提供的。使用这些函数时,需要包含 `#include <math.h>` 头文件。以下是一些常用的数学函数的详细讲解,包括函数原型、参数说明、返回值说明以及示例代码和表格汇总。
41 6
|
21天前
|
存储 C语言
【C语言】输入/输出函数详解
在C语言中,输入/输出操作是通过标准库函数来实现的。这些函数分为两类:标准输入输出函数和文件输入输出函数。
122 6