闲聊C语言结构体

结构体是 C 语言主要的自定义类型方案，这篇就来认识一下结构体。

一、结构体的形态

C源程序（struct.c）：

#include 

typedef struct{
    unsigned short int a;
    unsigned short int b;
}Data;

int main()
{
    Data c, d;
    
    c.a = 1;
    c.b = 2;
    d = c;
    
    printf("d.a:%d\nd.b:%d\n", d.a, d.b);
    return 0;
}

赋值部分翻译后：

    movw    $1, 28(%esp)    # c.a = 1
    movw    $2, 30(%esp)    # c.b = 2
    movl    28(%esp), %eax    #
    movl    %eax, 24(%esp)    # d = c

　　可以看出：

• c.a 是在 28(%esp) 之后的2个字节
• c.b 是在 30(%esp) 之后的2个字节
• c 是 28(%esp) 之后的4个字节
• d 是 24(%esp) 之后的4个字节

不得不感叹名字（结构体名字、子元素名字）再一次被抛弃了，子元素名代表的是相对于结构体的偏移。

二、结构体的复制

很早就被告知：数组不能复制!但是当发现下面这个程序正常运行后，我困惑了（block.c）：

#include 

typedef struct{
    char data[1000];
}Block;

Block a={{'a','b','c',}};

int main()
{
    Block b;

    b=a;
    
    puts(b.data);
    return 0;
}

Block a={{'a','b','c',}} 是对 a 的部分初始化，'c' 后面自动填 0，写成 Block a={{"abc"}} 也一样，C 语言对初始化还是很宽容的。

上面这个程序居然正常的编译、运行了，这究竟是怎样的逆天？
看看汇编部分：

leal    24(%esp), %edx
movl    $a, %ebx
movl    $250, %eax
movl    %edx, %edi    # edi = &b
movl    %ebx, %esi    # esi = &a
movl    %eax, %ecx    # ecx = 250
rep movsl

我们发现程序确实通过 250 次 movsl 复制了一个"数组"。其原因是：结构体是可以复制的，结构体又可以包括任意类型的子元素，数组也行，所以"数组"也被复制了。

那为什么纯粹的数组就不能复制呢？

我们可以这样去理解：一个变量能被复制的必要条件是我们知道它的大小。结构体做为自定义类型，在编译的时候编译器必然存储了它的子元素类型、个数等相关信息，结构体的大小也就知道了；而数组一般只在乎它的类型和起始地址，元素个数总是被忽视的（例如：void func(char s[]) 可接受任何长度的字符数组做参数），而且元素个数也没有被当做数组的一部分存入内存，所以数组的复制是不好实现的。

三、结构体中的数组和指针

对于结构体中的指针，如果把结构体a赋值给结构体b，那么对于指针来说，只是简单的拷贝指针地址，并不会重新分配一个内存空间，以及新的指针地址。也就是说结构体a和结构体b中的指针，共享空间。
对于结构体中的数组，则恰恰相反，他们并不共享空间，而是重新分配一个内存空间，用以保存数组内容。
我们可以这样去理解：一个变量能被复制的必要条件是我们知道它的大小。因此，在计算结构体大小时，结构体中的指针只占有了四个字节，而数组则占用数组本身的大小，因此，指针只是简单的拷贝指针地址，而数组却可以重新分配一个内存空间来保存数组内容。

四、小结

如果给结构体下一个实在点的定义话，那就是：有格式的字节数组。有了结构体后 C 语言的变量类型就丰富多了，但是同时也要注意：

1. 超过 4 字节的结构体不宜做参数（参数传递浪费时间、空间），换做指针更好。
2. 超过 4 字节的结构体不宜做返回值类型（话说一般返回值都用 eax 来存，那么超过 4 字节的时候怎么存呢？自己去探索吧！）。

五、关注&&联系

gitee： https://gitee.com/cmcc-oneos/OneOS-Lite

docs： https://oneos-lite.com/