c语言-struct的相关问题

导读：
　　1. struct的巨大作用
　　面对一个人的大型C/C++程序时，只看其对struct的使用情况我们就可以对其编写者的编程经验进行评估。因为一个大型的C/C++程序，势必要涉及一些(甚至大量)进行数据组合的结构体，这些结构体可以将原本意义属于一个整体的数据组合在一起。从某种程度上来说，会不会用struct，怎样用struct是区别一个开发人员是否具备丰富开发经历的标志。
　　在网络协议、通信控制、嵌入式系统的C/C++编程中，我们经常要传送的不是简单的字节流（char型数组），而是多种数据组合起来的一个整体，其表现形式是一个结构体。
　　经验不足的开发人员往往将所有需要传送的内容依顺序保存在char型数组中，通过指针偏移的方法传送网络报文等信息。这样做编程复杂，易出错，而且一旦控制方式及通信协议有所变化，程序就要进行非常细致的修改。
　　一个有经验的开发者则灵活运用结构体，举一个例子，假设网络或控制协议中需要传送三种报文，其格式分别为packetA、packetB、packetC：
　　struct structA
　　{
　　int a;
　　char b;
　　};
　　struct structB
　　{
　　char a;
　　short b;
　　};
　　struct structC
　　{
　　int a;
　　char b;
　　float c;
　　}
　　优秀的程序设计者这样设计传送的报文：
　　struct CommuPacket
　　{
　　int iPacketType;　　//报文类型标志
　　union　　　　　　//每次传送的是三种报文中的一种，使用union
　　{
　　struct structA packetA;
　　struct structB packetB;
　　struct structC packetC;
　　}
　　};
　　在进行报文传送时，直接传送struct CommuPacket一个整体。
　　假设发送函数的原形如下：
　　// pSendData：发送字节流的首地址，iLen：要发送的长度
　　Send(char * pSendData, unsigned int iLen);
　　发送方可以直接进行如下调用发送struct CommuPacket的一个实例sendCommuPacket：
　　Send( (char *)&sendCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );
　　假设接收函数的原形如下：
　　// pRecvData：发送字节流的首地址，iLen：要接收的长度
　　//返回值：实际接收到的字节数
　　unsigned int Recv(char * pRecvData, unsigned int iLen)；
　　接收方可以直接进行如下调用将接收到的数据保存在struct CommuPacket的一个实例recvCommuPacket中：
　　Recv( (char *)&recvCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );
　　接着判断报文类型进行相应处理：
　　switch(recvCommuPacket. iPacketType)
　　{
　　case PACKET_A:
　　… //A类报文处理
　　break;
　　case PACKET_B:
　　…　 //B类报文处理
　　break;
　　case PACKET_C:
　　… //C类报文处理
　　break;
　　}
　　以上程序中最值得注意的是
　　Send( (char *)&sendCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );
　　Recv( (char *)&recvCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );
　　中的强制类型转换：(char *)&sendCommuPacket、(char *)&recvCommuPacket，先取地址，再转化为char型指针，这样就可以直接利用处理字节流的函数。
　　利用这种强制类型转化，我们还可以方便程序的编写，例如要对sendCommuPacket所处内存初始化为0，可以这样调用标准库函数memset()：
　　memset((char *)&sendCommuPacket,0, sizeof(CommuPacket));
　　2. struct的成员对齐
　　Intel、微软等公司曾经出过一道类似的面试题：
　　1. #include
　　2. #pragma pack(8)
　　3. struct example1
　　4. {
　　5. short a;
　　6. long b;
　　7. };
　　8. struct example2
　　9. {
　　10. char c;
　　11. example1 struct1;
　　12. short e;
　　13. };
　　14. #pragma pack()
　　15. int main(int argc, char* argv[])
　　16. {
　　17. example2 struct2;
　　18. cout <　　19. cout <　　20. cout <<(unsigned int)(&struct2.struct1) - (unsigned int)(&struct2)
　　<　　21. return 0;
　　22. }
　　问程序的输入结果是什么？
　　答案是：
　　8
　　16
　　4
　　不明白？还是不明白？下面一一道来：
　　2.1 自然对界
　　struct是一种复合数据类型，其构成元素既可以是基本数据类型（如int、long、float等）的变量，也可以是一些复合数据类型（如array、struct、union等）的数据单元。对于结构体，编译器会自动进行成员变量的对齐，以提高运算效率。缺省情况下，编译器为结构体的每个成员按其自然对界（natural alignment）条件分配空间。各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储，第一个成员的地址和整个结构的地址相同。
　　自然对界(natural alignment)即默认对齐方式，是指按结构体的成员中size最大的成员对齐。
　　例如：
　　struct naturalalign
　　{
　　char a;
　　short b;
　　char c;
　　};
　　在上述结构体中，size最大的是short，其长度为2字节，因而结构体中的char成员a、c都以2为单位对齐，sizeof(naturalalign)的结果等于6；
　　如果改为：
　　struct naturalalign
　　{
　　char a;
　　int b;
　　char c;
　　};
　　其结果显然为12。
　　2.2指定对界
　　一般地，可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件：
　　· 使用伪指令#pragma pack (n)，编译器将按照n个字节对齐；
　　· 使用伪指令#pragma pack ()，取消自定义字节对齐方式。
　　注意：如果#pragma pack (n)中指定的n大于结构体中最大成员的size，则其不起作用，结构体仍然按照size最大的成员进行对界。
　　例如：
　　#pragma pack (n)
　　struct naturalalign
　　{
　　char a;
　　int b;
　　char c;
　　};
　　#pragma pack ()
　　当n为4、8、16时，其对齐方式均一样，sizeof(naturalalign)的结果都等于12。而当n为2时，其发挥了作用，使得sizeof(naturalalign)的结果为8。
　　在VC++ 6.0编译器中，我们可以指定其对界方式（见图1），其操作方式为依次选择projetct >setting >C/C++菜单，在struct member alignment中指定你要的对界方式。
　　图1：在VC++ 6.0中指定对界方式
　　另外，通过__attribute((aligned (n)))也可以让所作用的结构体成员对齐在n字节边界上，但是它较少被使用，因而不作详细讲解。
　　2.3 面试题的解答
　　至此，我们可以对Intel、微软的面试题进行全面的解答。
　　程序中第2行#pragma pack (8)虽然指定了对界为8，但是由于struct example1中的成员最大size为4（long变量size为4），故struct example1仍然按4字节对界，struct example1的size为8，即第18行的输出结果；
　　struct example2中包含了struct example1，其本身包含的简单数据成员的最大size为2（short变量e），但是因为其包含了struct example1，而struct example1中的最大成员size为4，struct example2也应以4对界，#pragma pack (8)中指定的对界对struct example2也不起作用，故19行的输出结果为16；
　　由于struct example2中的成员以4为单位对界，故其char变量c后应补充3个空，其后才是成员struct1的内存空间，20行的输出结果为4。
　　3. C和C++间struct的深层区别
　　在C++语言中struct具有了“类”　的功能，其与关键字class的区别在于struct中成员变量和函数的默认访问权限为public，而class的为private。
　　例如，定义struct类和class类：
　　struct structA
　　{
　　char a;
　　…
　　}
　　class classB
　　{
　　char a;
　　…
　　}
　　则：
　　struct A a;
　　a.a = 'a'; //访问public成员，合法
　　classB b;
　　b.a = 'a'; //访问private成员，不合法
　　许多文献写到这里就认为已经给出了C++中struct和class的全部区别，实则不然，另外一点需要注意的是：
　　C++中的struct保持了对C中struct的全面兼容（这符合C++的初衷——“a better c”），因而，下面的操作是合法的：
　　//定义struct
　　struct structA
　　{
　　char a;
　　char b;
　　int c;
　　};
　　structA a = {'a' , 'a' ,1}; // 定义时直接赋初值
　　即struct可以在定义的时候直接以{ }对其成员变量赋初值，而class则不能，在经典书目《thinking C++ 2nd edition》中作者对此点进行了强调。
　　4. struct编程注意事项
　　看看下面的程序：
　　1. #include
　　2. struct structA
　　3. {
　　4. int iMember;
　　5. char *cMember;
　　6. };
　　7. int main(int argc, char* argv[])
　　8. {
　　9. structA instant1,instant2;
　　10.char c = 'a';
　　
　　11. instant1.iMember = 1;
　　12. instant1.cMember = &c;
　　13.instant2 = instant1;
　　14.cout <<*(instant1.cMember) <　　15.*(instant2.cMember) = 'b';
　　16. cout <<*(instant1.cMember) <　　17. return 0;
　　}
　　14行的输出结果是：a
　　16行的输出结果是：b
　　Why?我们在15行对instant2的修改改变了instant1中成员的值！
　　原因在于13行的instant2 = instant1赋值语句采用的是变量逐个拷贝，这使得instant1和instant2中的cMember指向了同一片内存，因而对instant2的修改也是对instant1的修改。
　　在C语言中，当结构体中存在指针型成员时，一定要注意在采用赋值语句时是否将2个实例中的指针型成员指向了同一片内存。
　　在C++语言中，当结构体中存在指针型成员时，我们需要重写struct的拷贝构造函数并进行“=”操作符重载。
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　　struct与class的比较
　　[ 2005-11-02 13:13:55 | 作者: Cloudward ]
　　C#
　　一．类与结构的示例比较：
　　结构示例：
　　public struct Person
　　{
　　string Name;
　　int height;
　　int weight
　　C#
　　一．类与结构的示例比较：
　　结构示例：
　　public struct Person
　　{
　　string Name;
　　int height;
　　int weight
　　public bool overWeight()
　　{
　　//implement something
　　}
　　}
　　类示例：
　　public class TestTime
　　{
　　int hours;
　　int minutes;
　　int seconds;
　　public void passtime()
　　{
　　//implementation of behavior
　　}
　　}
　　调用过程：
　　public class Test
　　{
　　public static ovid Main
　　{
　　Person Myperson=new Person //声明结构
　　TestTime Mytime=New TestTime //声明类
　　}
　　}
　　从上面的例子中我们可以看到，类的声明和结构的声明非常类似，只是限定符后面是 struct 还是 class 的区别，而且使用时，定义新的结构和定义新的类的方法也非常类似。那么类和结构的具体区别是什么呢？
　　二 .类与结构的差别
　　1. 值类型与引用类型
　　结构是值类型：值类型在堆栈上分配地址，所有的基类型都是结构类型，例如：int 对应System.int32 结构，string 对应 system.string 结构 ，通过使用结构可以创建更多的值类型
　　类是引用类型：引用类型在堆上分配地址
　　堆栈的执行效率要比堆的执行效率高，可是堆栈的资源有限，不适合处理大的逻辑复杂的对象。所以结构处理作为基类型对待的小对象，而类处理某个商业逻辑
　　因为结构是值类型所以结构之间的赋值可以创建新的结构，而类是引用类型，类之间的赋值只是复制引用
　　注：
　　1.虽然结构与类的类型不一样，可是他们的基类型都是对象（object）,c#中所有类型的基类型都是object
　　2.虽然结构的初始化也使用了New 操作符可是结构对象依然分配在堆栈上而不是堆上，如果不使用“新建”(new)，那么在初始化所有字段之前，字段将保持未赋值状态，且对象不可用
　　2．继承性
　　结构：不能从另外一个结构或者类继承，本身也不能被继承，虽然结构没有明确的用sealed声明，可是结构是隐式的sealed .
　　类：完全可扩展的，除非显示的声明sealed 否则类可以继承其他类和接口，自身也能被继承
　　注：虽然结构不能被继承 可是结构能够继承接口，方法和类继承接口一样
　　例如:结构实现接口
　　
　　interface IImage
　　{
　　void Paint();
　　}
　　struct Picture : IImage
　　{
　　public void Paint()
　　{
　　// painting code goes here
　　}
　　private int x, y, z; // other struct members
　　}
　　3．内部结构：
　　结构：
　　没有默认的构造函数，但是可以添加构造函数
　　没有析构函数
　　没有 abstract 和 sealed(因为不能继承)
　　不能有protected 修饰符
　　可以不使用new 初始化
　　在结构中初始化实例字段是错误的
　　类：
　　有默认的构造函数
　　有析构函数
　　可以使用 abstract 和 sealed
　　有protected 修饰符
　　必须使用new 初始化
　　三．如何选择结构还是类
　　讨论了结构与类的相同之处和差别之后，下面讨论如何选择使用结构还是类：
　　1．堆栈的空间有限，对于大量的逻辑的对象，创建类要比创建结构好一些
　　2．结构表示如点、矩形和颜色这样的轻量对象，例如，如果声明一个含有 1000 个点对象的数组，则将为引用每个对象分配附加的内存。在此情况下，结构的成本较低。
　　3．在表现抽象和多级别的对象层次时，类是最好的选择
　　4．大多数情况下该类型只是一些数据时，结构时最佳的选择
　　C++
　　在C++语言中struct具有了“类”　的功能，其与关键字class的区别在于struct中成员变量和函数的默认访问权限为public，而class的为private。
　　例如，定义struct类和class类：
　　struct structA
　　{
　　char a;
　　…
　　}
　　class classB
　　{
　　char a;
　　…
　　}
　　则：
　　struct A a;
　　a.a = 'a'; //访问public成员，合法
　　classB b;
　　b.a = 'a'; //访问private成员，不合法
　　许多文献写到这里就认为已经给出了C++中struct和class的全部区别，实则不然，另外一点需要注意的是：
　　C++中的struct保持了对C中struct的全面兼容（这符合C++的初衷——“a better c”），因而，下面的操作是合法的：
　　//定义struct
　　struct structA
　　{
　　char a;
　　char b;
　　int c;
　　};
　　structA a = {'a' , 'a' ,1}; // 定义时直接赋初值
　　即struct可以在定义的时候直接以{ }对其成员变量赋初值，而class则不能，在经典书目《thinking C++ 2nd edition》中作者对此点进行了强调。
　　struct用法深入探索
　　作者: Cloudward http://hi.baidu.com/wave_hq/blog/item/67252938bbc4f626b9998f40.html

本文转自
http://hi.baidu.com/%CE%AC%BC%CE%BF%C6%BC%BC_%D0%A1%CB%D5/blog/item/03d93a1ea3c0691a4134170f.html