C语言:结构体(自定义类型)知识点(包括结构体内存对齐的热门知识点)

简介: C语言:结构体(自定义类型)知识点(包括结构体内存对齐的热门知识点)

和黛玉学编程呀,大家一起努力呀.............

 


结构体类型的声明

回顾一下

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


创建和初始化

我们知道,在C语言中,对于一些数据是必须初始化的,但是结构体怎么创建并且初始化呢?很简单,直接赋值上就好了

 

#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);
//按照指定的顺序初始化
struct Stu s2 = { .age = 18, .name = "lisi", .id = "20230818002", .sex = "⼥
printf("name: %s\n", s2.name);
printf("age : %d\n", s2.age);
printf("sex : %s\n", s2.sex);
printf("id : %s\n", s2.id);
return 0;
}

结构体的特殊声明 :

在声明结构体的时候可以不完全声明,也就是在struct后面不写东西,比如上面的把Stu去掉

结构体的自引用

 递归里面我们知道它用到了自己,那结构体可以包含一个类型为该结构本身的成员吗?

来看一下吧

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

结构体的内存对齐

对齐规则:

1.结构体的第⼀个成员对⻬到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处

2.其他成员变量要对⻬到某个数字(对⻬数)的整数倍的地址处

对⻬数=编译器默认的⼀个对⻬数与该成员变量⼤⼩的较⼩值。(VS 中默认的值为 8

Linux中gcc没有默认对⻬数,对⻬数就是成员⾃⾝的⼤⼩)

3.结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数(结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数,所有对⻬数中最⼤的)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⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处,结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数(含嵌套结构体中成员的对⻬数)的整数倍

 

看那么多不如找代码来练习一下就知道啦

1.

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

在vs上默认值是8

对于C1,从0开始,然后对于i,它对齐数是4 对⻬数=编译器默认的⼀个对⻬数与该成员变量⼤⼩的较⼩值。

然后就从4开始对齐,他是int类型,占4个字节,占到7,

对于C2,对齐数是1,占到8,这个时候大小为9,从0到8也就是9个格子啦,这是可能会判断错的,所以最好画图解决

但是由于对齐规则(结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数(结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数,所有对⻬数中最⼤的)的整数倍。),在这个结构体最大对齐数为4,整数倍并且比9大的也就是12啦

 

 

如果我把结构体里面的内容换一个位置呢,结果又会怎么样呢?

看代码:

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

我们再画图,c1从0 开始,c2的对齐数是1,从开始的一个字节,然后i的对齐数是4,从4开始4个字节,到7为止,现在大小是8,刚好是最大对齐数的整数倍,所以答案就是8

 

为什么要内存对齐呢

首先: 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

然后:数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在⾃然边界上对⻬。原因在于,为了访问未对⻬的内存,处理器需要作两次内存访问;

总之有那么一个说法,结构体对齐就是拿空间换取时间的做法

在设计结构体的时候,我们为了节省空间又满足对齐规则,所以尽量把占空间小的成员集中在一起,上面的两个例子已经可以说明啦

修改默认对齐数

上面说到,在vs上默认对齐数是8,但是我不想对齐数是8应该怎么修改呢,#pragma 这个预处理指令,可以改变编译器的默认对⻬数。

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

注意:结构体传参的时候,最好传的是地址,也就是需要使用到指针

结构体实现位段

什么是位段

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⼀个冒号和⼀个数字。

这个位段是为了节省空间

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

这个时候A就是一个位段类型

这个2,5,10,34是比特的意思,加起来是47比特, 然后8是两个整型,可以放下47比特

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。

跟结构相⽐,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

 位段使⽤的注意事项:

位段的⼏个成员共有同⼀个字节,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⼀个地址,⼀个字节内部的bit位是没有地址的。?

所以不能对位段的成员使⽤&操作符,这样就不能使⽤scanf直接给位段的成员输⼊值,只能是先输⼊

放在⼀个变量中,然后赋值给位段的成员。


然后就到这里啦,你能看到这里,你已经很厉害啦,希望这些知识对你有所帮助啦,干完C语言然后我们就需要学习数据结构啦,这篇也算是数据结构里面的内容哦

 

 

 


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