结构体
结构体基本知识
结构是一些值的集合,这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量。
结构体的声明
struct tag { member-list; }variable-list;
例子描述学生
struct Stu { char name[20];//名字 int age;//年龄 char sex[5];//性别 char id[20];//学号 }; //分号不能丢
特殊的声明
在声明结构的时候,可以不完全的声明。
如
//匿名结构体类型 struct { int a; char b; float c; }x; struct { int a; char b; float c; }a[20], *p;
上面两个结构体都省略了标签tag
//虽然两个结构体内容一样但是 p = &x; //会报出警告
结构体自引用
在结构体包含结构体本身
//代码1 struct Node { int data; struct Node next; }; //不可行的 //如果可以,那sizeof(struct Node)是多少?不可, 该结构体内存位置
正确的方法
struct Node { int data; struct Node* next; };
结构体重命名:
typedef struct Node { int data; struct Node* next; }Node;
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变量p1(全局变量) 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 = {x, y}; struct Stu //类型声明 { char name[15];//名字 int age; //年龄 }; struct Stu s = {"zhangsan", 20};//初始化 struct Node { int data; struct Point p; struct Node* next; }n1 = {10, {4,5}, NULL}; //结构体嵌套初始化 struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};//结构体嵌套初始化
结构体内存对齐
结构体大小计算
热门考点:结构体内存对齐
首先对齐规则:
第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
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
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。
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。
例题:
struct S3{ double d; char c; int i;};//16printf("%d\n", sizeof(struct S3));//16
分析:
首先偏移量为零时放置double占据8个字节
然后根据对齐数规定按从默认中抽取较小数char为1内存位置是1的整数倍.
int类型4所以对齐数为4内存位置也是4的整数倍找到12的位置开始放置int类型
结构体整体大小是最大对齐数的整数倍对于这道题是8所以大小为16.
(PS: 第一个元素大小也算进最大对齐数行列如上图再加个char类型时就到了8的三倍及24)
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。
总的来说
结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
修改默认对齐值
使用#pragma这个预处理指令
#pragma pack(4)即可将默认值改为4
#pragma pack()即可还原为默认
位段
位段是通过结构体实现
(吐槽:位段是很扣的以比特位作为单位)
什么是位段
位段的声明和结构是类似的,有两个不同:
1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
如
struct A{ int _a:2; int _b:5; int _c:10; int _d:30;};//8
int 是开辟空间的字节数4
:后的数字时变量所占比特位的多少
当第一个开辟空间够用是下一个不会开辟第二个空间
比如本题就只开辟了两个int的空间占8个字节. 32个比特位