前言
什么是结构体,为什么会用到结构体?C语言本身存在一些内置数据类型(比如int char float double 数组等),但这些不能满足我们的需要,我们创建了结构体来自定义自己需要的类型。
提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考
一、结构体的基础知识
结构是一些值的集合,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。
二、结构的声明
结构体定义由关键字struct和结构体名组成,结构体名可以根据需要自行定义。
代码如下(示例):
struct tag { member - list; member - list; ... }variable-list;
举例描述一个学生:
typedef struct student { char name[20];//名字 int age; //年龄 char sex[5]; //性别 char id[20]; //学号 }Stu;//分号不能丢
三、结构体成员类型
结构成员可以是标题、数组、指针、其他结构体。
四、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了变量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 = { 1,2 }; struct Stu { //类型声明 char name[20];//名字 int age; //年龄 }; struct Stu s = { "zhangsan",20 };//初始化
五、结构体自引用和嵌套
在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以吗?
答案是可以的。
struct Node { int date;//数据域 struct Node next;//指针域 };
结构体除了可以包含类型为自身的成员结构类型外,还可以嵌套其他的结构体变量。
struct Node { int date; struct Point p; strcut Node* next; }n1 = { 10,{4,5},NULL }; struct Node n2 = { 2,{5,6},NULL };
六、结构体内存对齐
了解了结构体的基本使用,深入思考一个问题:计算结构体的大小如何计算?
首先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。
看下面例子:
思考:为什么存在内存对齐?
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,某些平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据,否则抛出异常。
2.性能问题:
数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然界上对齐。
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。
总的来说:结构体的内存对齐是拿空间换时间的做法。
七、修改默认对齐数
使用#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 int main() { //输出的结果是什么? printf("%d\n", sizeof(struct S1)) //12 printf("%d\n", sizeof(struct S2)); //6 return 0; }
结论:
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。
八、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; }
上面的print1和print2函数哪个好些?
答案是:print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。
结论:
结构体传参的时候,要传结构体的地址。
总结
本篇讲了结构体的基础知识和结构体内存对齐,希望对你有所帮助!如果对你有所帮助,给博主一个免费的点赞!
- 如有疑惑或者不同见解,欢迎评论区留言!