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。
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
在声明结构的时候,可以不完全的声明
//匿名结构体类型
struct
{
char name[20];
char author[12];
float price;
}b1, b2;
上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签(tag)
当我们使用匿名结构体时,以下做法合理么?
struct
{
char name[20];
char author[12];
float price;
}b;
struct
{
char name[20];
char author[12];
float price;
}* p;
int main()
{
p = &b;//不建议这样写
return 0;
}
警告:
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。
//错误自引用
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
//正确自引用
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
struct Point
{
int x;
int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1,p1为全局变量
struct Point p2; //定义结构体变量p2,p2为局部变量
//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
我们已经掌握了结构体的基本使用了。
现在我们深入讨论一个问题:计算结构体的大小。
这也是一个特别热门的考点: 结构体内存对齐
首先得掌握结构体的对齐规则:
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
return 0;
}
案例二:
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
return 0;
}
案例三:
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
return 0;
}
案例四:
//练习4 - 结构体嵌套问题
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;
}
为什么存在内存对齐?
大部分的参考资料都是如是说的:
总体来说:
结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
那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
//例如:
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。
补:offsetof(可以计算结构体成员相较于结构体起始位置的偏移量)
offsetof案例:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
struct S1
{
char c1;//1
int i;//4
char c2;//1
};
int main()
{
struct S1 s1 = { 0 };
printf("%d\n", offsetof(struct S1, c1));
printf("%d\n", offsetof(struct S1, i));
printf("%d\n", offsetof(struct S1, c2));
return 0;
}
之前我们见过了 #pragma 这个预处理指令,这里我们再次使用,可以改变我们的默认对齐数。
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S
{
char c1;//1 1 1
int a; // 4 1 1
char c2;//1 1 1
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数,还原为默认
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S));
return 0;
}
结论:
结构在对齐方式不合适的时候,我么可以自己更改默认对齐数。
代码案例:
struct S
{
int data[100];
int num;
};
//结构体传参
void print1(struct S tmp)
{
printf("%d\n", tmp.num);
}
//结构体地址传参
void print2(const struct S* ps)
{
printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{
struct S s = { {1,2,3}, 100 };
print1(s);
print2(&s);
return 0;
}
上面的 print1 和 print2 函数哪个好些?
答案是:首选print2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。
结构体讲完就得讲讲结构体实现位段的能力。
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。
代码案例:
struct A
{
int _a : 2;//二进制位
int _b : 5;
int _c : 10;
int _d : 30;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct A));
return 0;
}
A就是一个位段类型。
那位段A的大小是多少?
struct S
{
char a : 3;
char b : 4;
char c : 5;
char d : 4;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;
printf("%d\n", sizeof(s));
return 0;
}
- int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
- 位段中最大位的数目不能确定。(16位机器最大16,32位机器最大32,写成27,在16位机
器会出问题。- 位段中的成员在内存中从左向右分配,还是从右向左分配标准尚未定义。
- 当一个结构包含两个位段,第二个位段成员比较大,无法容纳于第一个位段剩余的位时,是
舍弃剩余的位还是利用,这是不确定的。
总结:
跟结构相比,位段可以达到同样的效果,但是可以很好的节省空间,但是有跨平台的问题存在。
枚举顾名思义就是一一列举。
把可能的取值一一列举。
比如我们现实生活中:
一周的星期一到星期日是有限的7天,可以一一列举。
性别有:男、女、保密,也可以一一列举。
月份有12个月,也可以一一列举
这里就可以使用枚举了
enum Day//星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
enum Sex//性别
{
MALE,
FEMALE,
SECRET
};
enum Color//颜色
{
RED,
GREEN,
BLUE
};
以上定义的 enum Day , enum Sex , enum Color 都是枚举类型。
{ }中的内容是枚举类型的可能取值,也叫 枚举常量 。
这些可能取值都是有值的,默认从0开始,一次递增1,当然在定义的时候也可以赋初值。
enum Color//颜色
{
RED = 1,
GREEN = 2,
BLUE = 4
};
为什么使用枚举?
我们可以使用 #define 定义常量,为什么非要使用枚举?
枚举的优点:
enum Color
{
RED,//0
GREEN,//1
BLUE//2
};
#define RED 0
int main()
{
enum Color c = GREEN;//只能拿枚举常量给枚举变量赋值
enum Color cc = 3;//.c文件中允许,.cpp文件中不允许
return 0;
}
联合也是一种特殊的自定义类型
这种类型定义的变量也包含一系列的成员,特征是这些成员公用同一块空间(所以联合也叫共用体)。
//联合类型的声明
union Un
{
char c;
int i;
};
int main()
{
//联合变量的定义
union Un un;
//计算连个变量的大小
printf("%d\n", sizeof(un));
return 0;
}
联合的成员是共用同一块内存空间的,这样一个联合变量的大小,至少是最大成员的大小(因为联合至少得有能力保存最大的那个成员)。
union Un
{
char c;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(union Un));
union Un un = { 0 };
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%p\n", &un);
printf("%p\n", &(un.i));
printf("%p\n", &(un.c));
return 0;
}
面试题:
判断当前计算机的大小端存储
int check_sys()
{
union
{
int i;
char c;
}un = {.i = 1};
return un.c;
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
printf("小端\n");
else
printf("大端\n");
return 0;
}
联合的大小至少是最大成员的大小。
当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候,就要对齐到最大对齐数的整数倍。
比如:
代码案例:
union Un1
{
char c[5];//5 1 8 1
int i;//4 8 4
};
union Un2
{
short c[7];//14 2 8 2
int i;//4 4 8 4
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(union Un1));//5+3 = 8
printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16
return 0;
}
不知不觉,自定义类型:结构体,枚举,联合以告一段落。通读全文的你肯定收获满满,让我们继续为C语言学习共同奋进!!!