自定义类型 (结构体）
文章目录
- 结构体的声明
-
- 1.结构的基础知识
- 2.结构的声明
- 3.特殊的声明
- 4.结构的自引用
- 5.结构体变量的定义和初始化
- 6.结构体内存对齐
- 7.修改默认对齐数
- 8.结构体传参
结构体的声明
1.结构的基础知识
结构是一些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量。
2.结构的声明
如描述学生
//定义学生类型
struct Stu
{
//成员变量
char name[20];
int age;
float weight;
}s4,s5,s6;//全局变量
int main()
{
struct Stu s1;//局部变量
struct Stu s2;
struct Stu s3;
return 0;
}
3.特殊的声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明
匿名结构体类型
举个例子
//匿名结构体类型
struct
{
char c;
int a;
double d;
}s1;
struct
{
char c;
int a;
double d;
}a[20],*p;
上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）
❓问题来了
在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &s1;
编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型
所以是非法的
4.结构的自引用
在数据的存储中，可以使用顺序表的形式对数据进行存放；
顺序表，是计算机内存储存数据的一种方式；
即用一组地址连续的存储单元依次存储线性表中的各个元素；
而除了顺序表以外，还可以使用非顺序的形式的链表的方式对数据进行存储；
即使用不同的地址分别对数据进行存储，链表内的各个数据称为 “ 结点 ” ；
当需要使用或查找某个数据时，只需找到最初的结点即可访问需要访问的数据；
链表与顺序表都是以线性的方式对数据进行存储
若是使用结构体，如何创建一个简单的链表？
在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？
//错误示范
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
这样是否可以呢？
如果可以，那sizeof（struct Node）是多少呢？
上面的代码为创建一个结构体，并对结构体进行自引用达到通过一个数据访问下一个数据。
若是如此进行编译，在结构体内部的结构体变量还存在着一个结构体，周而复始，程序将会像死递归一样不停调用该结构体；
故该段代码为错误示范✖️。
正确的自引用方法✅
struct Node
{
int data;//4
struct Node* next;//4/8
};
int main()
{
struct Node n1;
struct Node n2;
n1.next = &n2;
return 0;
}
5.结构体变量的定义和初始化
请看代码（1）
struct S
{
int a;
char c;
}s1;
struct S s3;
struct B
{
float f;
struct S s;
};
int main()
{
struct S s2 = { 100,'q' };
struct S s3 = { .c = 'r',.a = 2000 };
struct B sb = { 3.14f,{200,'w'} };
printf("%f,%d,%c\n", sb.f, sb.s.a, sb.s.c);
return 0;
}
请看代码（2）
struct S
{
char name[100];
int* ptr;
};
int main()
{
int a = 100;
struct S s = { "abcdef",NULL };
return 0;
}
6.结构体内存对齐
在声明结构体的时候，往往不同的结构体成员不同，结构体的大小也不同，若是存在以下的结构体，他们相应的大小是多少？？
struct S1
{
int a;
char c;
};
struct S2
{
char c1;
int a;
char c2;
};
struct S3
{
char c1;
int a;
char c2;
char c3;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
return 0;
}
答案会是什么呢？
5 6 7 ？？？
那为什么和预想中的结果不一样呢？
首先得掌握结构体的对齐规则：
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
Linux 中没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小结构体总大小为所有成员的对齐数中最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍。如果不够，则浪费空间对齐。
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。
如果嵌套了结构体,嵌套的结构体成员要对齐自己成员中的最大对齐数的整数倍处
整个结构体大小,必须是最大对齐数的整数倍,最大对齐数包含嵌套的结构体成员中的对齐数
在这里我们可以使用offsetof宏来看一下各个成员的偏移量（使用offsetof求偏移量时，应包括头文件
）
#include
我们再看一个
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
return 0;
}
在上段代码的基础上，我们再来一个
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S4));
return 0;
}
如果嵌套了结构体,嵌套的结构体成员要对齐自己成员中的最大对齐数的整数倍处
整个结构体大小,必须是最大对齐数的整数倍,最大对齐数包含嵌套的结构体成员中的对齐数
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.
总体来说:
结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法
在设计结构体的时候,我们既要满足对齐,又要节省空间,如何做到:
让占用空间小的成员尽量集中在一起
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
S1和S2类型的成员一模一样,但是S1和S2所占空间的大小有了一些区别
7.修改默认对齐数
使用 #pragma 这个预处理指令,可以改变我们的默认对齐数
请看代码与注释
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
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
8.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 printf1(struct S s)
{
printf("%d\n", s.num);
}
//结构体地址传参
void printf1(const struct S* ps)
{
printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{
print1(s);//传结构体
print2(&s);//传地址
return 0;
}
print2 相比于 print1 更好一些
原因:
函数传参的时候,参数时需要压栈,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
以上就是 自定义类型（结构体） 的内容啦
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