前言
我们前面知道了C语言中有内置数据类型,也有自定义类型,详情参考【C语言进阶】深度剖析数据在内存中的存储_小王学代码的博客-CSDN博客
接下来我们详细来介绍一下自定义类型中的结构体、枚举、联合是什么,如何用?
一、结构体
结构体是一些值的集合,这些值称为成员变量,结构的每一个成员可以是不同类型的变量
1.1结构体的声明
实操代码演示:
struct Stu {//学生结构体 char name[20];//姓名 int age;//年龄 char id[20];//学号 };//分号是自带的,不能丢失, int main() { struct Stu stu = { "name",12,"123456" }; return 0; }
1.2 特殊声明和结构自引用
在声明结构的时候,可以用不完全声明,这个时候是可以的,但是一定要在分号之前设置全局变量,否则无法找到这个结构体(匿名结构体)
演示:
struct { int age; char name[20]; }x; //是可以这样没有标签的,但是前提是创建x这样的全局变量,否则之后就找不到了 //因为是匿名结构体 struct { int age; char name[20]; }a[10],*p; int main() { scanf("%s", x.name); printf("%s", x.name); p = &x; //非法的,因为p和x不是指向同一个结构体类型的,虽然成员变量一样,但是实际上类型是不同的 return 0; }
接下来我们思考一下,上面代码的第一个和第二个结构体是否一样,是否可以 p=&x ?
图示:
上面说明了,编译器会把上面两个结构体的声明当成完全不同的两个类型,所以是非法的
1.4结构体的自引用
结构体的自引用多用于数据结构那边,比如顺序表、链表等,接下来我们介绍一下,声明叫做结构体的自引用
结构体的自引用,顾名思义在这个结构体内部使用该结构体类型的成员变量
图示:
代码演示:
//正确的自引用方式 有*号 struct Node { int data; struct Node* next; }; //错误的方式 没有*号 struct Node { int data; struct Node next; };
1.5结构体变量的定义和初始化
上面我们介绍了如何声明,接下来我们来看看如何使用结构体,对其初始化和定义
代码演示:
struct Point { int x; int y; }p1; //声明类型的同时进行定义变量p1 这个是全局变量 struct Point p2; //这也是定义结构体变量,在结构体外面,函数外面,这也是全局变量 //初始化,定义变量的同时进行赋初值 struct Point p3 = { 1,2 }; struct Stu { char name[20];//姓名 int age;//年龄 }; struct Stu s = { "why",20 };//初始化,这也是全局变量 struct Node { int date; struct Point p; struct Node* next; }n1={10,{1,2},NULL}; //结构体嵌套初始化 struct Node n2 = { 10,{1,2},NULL };//结构体嵌套初始化
剩下的如何赋值,如何初始化:
struct Point { int x; int y; }p1 = {10, 20}; struct Point p2 = {0,0}; struct S { int num; char ch; struct Point p; float d; }; int main() { struct Point p3 = {1,2}; struct S s = { 100, 'w', {2,5}, 3.14f}; //这些属于基础的部分,赋值需要使用大括号,内部如果有其他类型的结构体,也要进行使用大括号 struct S s2 = {.d=1.2f, .p.x=3,.p.y=5, .ch = 'q', .num=200}; //创建一个变量之后,可以使用 .d=1.2f 这样的形式进行赋值,可以不用考虑结构体成员变量的顺序 printf("%d %c %d %d %f\n", s.num, s.ch, s.p.x, s.p.y, s.d); printf("%d %c %d %d %f\n", s2.num, s2.ch, s2.p.x, s2.p.y, s2.d); return 0; }
1.6 结构体内存对齐
上文。我们已经基本了解了结构体的基本使用。
我们都知道数据类型都会在内存中占据空间,我们来深入了解计算一下结构体的大小
这是一个很重要的知识点:结构体内存对齐
什么叫做内存对齐呢?是如何对齐呢?有以下几条规则
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
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。
代码演示:
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; }
图示分析讲解:
为什么要存在内存对齐呢?
解释:
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。
总之:结构体的内存对齐,是拿空间换取时间的做法!!!
所以在以后的结构体的设计中,我们尽量要满足对齐,又要节省空间,所以我们应该
让占用空间小的成员尽量集中在一起!!!