C语言-自定义类型-结构体(11.1)

简介: C语言-自定义类型-结构体(11.1)

思维导图:



1.结构体类型的基础知识

什么是结构体?


结构体是一些值的集合,这些值称为成员变量,


结构体的每个成员可以是不同类型的变量。


1.1结构体的声明

结构体需要声明后才能使用。


例:

struct Stu//这就是一个结构体声明
{
  char name[10];
  int age;
};


1.2特殊的声明

例:

//匿名结构体类型
struct //声明时不写结构体名字
{
  char name[10];
  int age;

}x;//这种结构体只能使用一次

2.结构的自引用

结构体是可以自己引用自己的。


例:


typedef struct Node//typedef将struct Node重命名为Node
{
  int data;
  struct Node* next;
}Node;
int main()
{
  Node s1;
  Node s2;
  s1.next = &s2;
  return 0;
}

3.结构体变量的定义和初始化

想要使用结构体,就需要创建结构体变量。


例:


struct Stu
{
  char name[10];
  int age;
};
int main()
{
  struct Stu s1;//创建结构体变量s1
               //这个是局部变量
  return 0;
}

结构体也可以创建全局变量:


例:


struct Stu
{
  char name[10];
  int age;
}s1, s2;//创建结构体全局变量s1和s2
int main()
{
  return 0;
}

4.结构体内存对齐

结构体的内存对齐是一个非常重要的知识点,


通过学习结构体内存对齐,我们能够计算出结构体的大小。


4.1如何计算

例:


#include 
struct S1
{
  char c1;
  int i;
  char c2;
};
struct S2
{
  char c1;
  char c2;
  int i;
};
int main()
{
  printf("%d\n", sizeof(struct S1));
  printf("%d\n", sizeof(struct S2));
  return 0;
}


输出:


输出:
12
8

这两个结构体的成员明明一模一样,只是换了个位置,


结构体的大小却完全不同了。


这就是结构体内对齐的结果。


结构体在内存中是这样存储的:



所以最后结构体占用了12个字节的内存空间。


同理:



所以最后结构体占用了8个字节的空间。


练习:


#include 
struct S3
{
  double d;
  char c;
  int i;
};
int main()
{
  printf("%d\n", sizeof(struct S3));
  return 0;
}

输出:


输出:16

练习2:


有关结构体嵌套的问题:


#include 
struct S3
{
  double d;//对齐数是8
  char c;
  int i;
};
struct S4
{
  char c1;
  struct S3 s3;//如果结构体嵌套,对齐数是嵌套的结构体的最大对齐数
  double d;                              //对于struct S3来说就是8
};
int main()
{
  printf("%d\n", sizeof(struct S4));
  return 0;
}

输出:


输出:32

总结:


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)


注:VS环境的默认对齐数是8。


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。


4.2如何修改内对齐数

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。


例:


#include 
#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(就是不对齐了)
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
int main()
{
  printf("%d\n", sizeof(struct S1));
  printf("%d\n", sizeof(struct S2));
}

输出:


输出:
12
6

那为什么会有对齐数呢?


有两种说法:


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。


在访问未对齐的内存时,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。


5.结构体传参

直接上代码:


例:


#include 
typedef struct Stu
{
  char name[10];
  int age;
}Stu;//用typedef将结构体重命名成Stu
void print(Stu* ps)
{
  printf("%s %d", ps->name, ps->age);
}
int main()
{
  Stu s1 = { "张三",18 };//创建结构体变量并初始化(赋值)
  Stu* ps = &s1;
  print(ps);//结构体也推荐传值调用
  return 0;
}

输出:


输出;张三 18

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:


结构体传参最好传指针。


写在最后:

以上就是本篇文章的内容了,感谢你的阅读。


如果喜欢本文的话,欢迎点赞和评论,写下你的见解。


如果想和我一起学习编程,不妨点个关注,我们一起学习,一同成长。


之后我还会输出更多高质量内容,欢迎收看。


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