企业做网站要注意哪些,做平台的网站,响应式网页设计实例,注册免费的网站目录 前言
1、结构体
1.1、结构体类型的声明
1.2、特殊的结构体类型声明
1.3、结构体的自引用
1.4、结构体的定义和初始化
1.5、结构体成员变量的调用
1.6、结构体内存对齐
1.6.1、offsetof
1.6.2、结构体大小的计算
1.6.3、为什么存在内存对齐#xff1f;
1.7、…目录 前言
1、结构体
1.1、结构体类型的声明
1.2、特殊的结构体类型声明
1.3、结构体的自引用
1.4、结构体的定义和初始化
1.5、结构体成员变量的调用
1.6、结构体内存对齐
1.6.1、offsetof
1.6.2、结构体大小的计算
1.6.3、为什么存在内存对齐
1.7、 修改默认对齐数
1.8、结构体传参
2、位段
2.1、什么是位段
2.2、位段的内存分配
2.3、位段的跨平台问题
2.4、位段的应用
3、枚举
3.1、枚举类型的定义
3.2、枚举的优点
4、联合体共用体
4.1、联合类型的定义
4.2、联合体的特点
4.3、联合大小的计算 前言 C语言的内置类型有char、short、int、long、long long、float、double。 而这些内置类型不能够解决所有问题生活中会存在一些复杂对象。 比如描述一个人名字、性别、年龄、身高、体重....... 描述一本书书名、作者、出版社....... 由于会存在复杂对象因此C语言就支持了自定义类型这就是这篇博客即将讲到的结构体、位段、枚举、联合体共用体。 1、结构体 结构体是一种用户自定义的数据类型用来将多个关联的数据项组合到一起形成一个完整的数据集合。 数组是一组相同类型元素的集合而结构体可以包含不同类型的数据例如整型、字符型、浮点型、数组、指针等等。结构体中的每个数据被称为成员变量。 1.1、结构体类型的声明 结构体关键字struct自定义类型名tag成员列表member-list结构体变量名variable-list struct tag
{member-list;
}variable-list;
例如描述一个学生
struct Stu
{char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号
}s1, s2, s3;//分号不能丢 s1,s2,s3是三个结构体变量为全局变量int main()
{struct Stu s4, s5, s6; //s4,s5,s6是三个结构体变量为局部变量return 0;
}
1.2、特殊的结构体类型声明 匿名结构体类型在定义时没有自定义类型名并且在定义时就创建了结构体变量(s1)。 特点因为没有自定义类型名无法在以后通过自定义类型名进行创建所以只能在定义时创建结构体变量。 struct
{char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号
}s1;//分号不能丢
【易错提醒】 下面代码是否可行 struct
{char name[20];int age;char sex[5];char id[20];
}s1;struct
{char name[20];int age;char sex[5];char id[20];
}* p;int main()
{p s1; //是否可行return 0;
}
【答案 】 不可行 在编译器看来虽然两个结构体的成员变量是一样的但是仍然会认为是两个结构体类型因此编译器会报警告的。 1.3、结构体的自引用 在结构体中包含一个类型为该结构体本身的成员可以吗 struct Node
{int data;struct Node next;
}; 其实可以换一种思路如果可以直接在结构体内包含本身那么该结构体大小一定是可以用sizeof()计算的因为如果可行的话就必然会存储在内存中而存储在内存中的话又必然会有大小。相反如果无法计算大小就证明该自引用方式不行。 那么当我们运行sizeof计算该结构体大小时候会发现编译器报错了即证明该自引用方式是错误的。 【正确的结构体自引用】 因为地址指针的大小是确定的所以可以传递指针来实现结构体的自引用。 struct Node
{int data;struct Node* next; //结构体指针
};int main()
{printf(%d\n, sizeof(struct Node));return 0;
}
1.4、结构体的定义和初始化
struct Point
{int x;int y;
}p1;
//声明类型的同时定义变量p1
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 { 1, 2 };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
1.5、结构体成员变量的调用 结构体变量名.成员变量名结构体指针-成员变量名 1.6、结构体内存对齐 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 如果两个结构体的成员变量都一致那么他们的大小会一样吗 struct S1
{char c1;int i;char c2;
};struct S2
{char c1;char c2;int i;
};int main()
{printf(%d\n, sizeof(struct S1)); //结构体大小为多少printf(%d\n, sizeof(struct S2)); //结构体大小为多少return 0;
}
【运行结果】 出乎意料的是S1的大小是12而S2的大小是8它们的大小啊是不一致的这是为什么呢下面我们介绍一个宏offsetof用这个宏来探究什么导致了S1和S2大小不一。 1.6.1、offsetof 宏offsetof用于计算结构体成员相较于起始位置的偏移量返回的就是偏移量。 【计算S1】 首先c1、c2占一个字节i占四个字节。然后用offsetof计算出偏移量为0、4、8。 而S1总大小又为12那么将c1、i、c2按照偏移量存入内存中后可以观察到如果S1为12那么将有6个字节的空间被浪费红色区域这是为什么呢 【计算S2】 S2计算的大小是8那么将成员变量按照偏移量存入内存中后可以观察到被浪费了2个字节的空间红色区域为什么会出现浪费的空间而且浪费的空间还不一样呢下面将为大家讲解结构体内存对齐。 1.6.2、结构体大小的计算 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8Linux中没有默认对齐数对齐数就是成员自身的大小。 3. 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。 4. 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。 那么当我们知道了对齐数这个东西之后我们就来试着自己计算一下s1和s2的大小。 【手动计算S1】 第一个成员c1直接放在0偏移处。i的自身大小为4vs默认对齐数为8较小值就为4因此要放到4的整数倍的位置上即跳过浪费3个字节放在4偏移处占4个字节。c2自身大小为1vs默认对齐数为8较小值就为1因此要放到1的整数倍的位置上任何数都是1的整数倍因此直接放在i后面就可以了。此时还没结束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。c1对齐数1i对齐数4c2对齐数1因此最大对齐数为4此时大小为9需要再浪费3个空间使结构体总大小到达12成为4的倍数这就完成了一次结构体的计算。 【手动计算S2】 第一个成员c1直接放在0偏移处。c2自身大小为1vs默认对齐数为8较小值就为1因此要放到1的整数倍的位置上任何数都是1的整数倍因此直接放在c1后面就可以了。i的自身大小为4vs默认对齐数为8较小值就为4因此要放到4的整数倍的位置上即跳过浪费2个字节放在4偏移处占4个字节。此时还没结束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。c1对齐数1i对齐数4c2对齐数1因此最大对齐数为4。但是此时的大小刚好就为4的倍数因此不需要在浪费其他空间了结构体大小就为8。 1.6.3、为什么存在内存对齐 当我们了解完结构体内存对齐之后我们还有一个问题什么会存在内存对齐呢 大部分的参考资料中都涉及到两种原因 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。 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。例如上面作为例子使用的S1和S2它们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就是因为S2将小的成员放在了一起。 struct S1
{char c1;int i;char c2;
}; //结构体大小12struct S2
{char c1;char c2;int i;
}; //结构体大小81.7、 修改默认对齐数 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。 #include stdio.h
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数还原为默认#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S2
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数还原为默认int main()
{ //输出的结果是什么printf(%d\n, sizeof(struct S1));printf(%d\n, sizeof(struct S2));return 0;
} 【运行结果】 这里非常好理解对齐数设置为8的情况我们在上面已经计算过了那么设置为1的时候就等于没有对齐了因为任何数都是1的整数倍所以直接就等于141 6。 1.8、结构体传参 下面的 print1 和 print2 函数哪个好些 struct S
{int data[1000];int num;
};
struct S s { {1,2,3,4}, 1000 };
//结构体传参
void print1(struct S s)
{printf(%d\n, s.num);
}
//结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{printf(%d\n, ps-num);
}
int main()
{print1(s); //传结构体print2(s); //传地址return 0;
}
【答案】 首选 print2 函数因为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。 2、位段 位段的出现是为了节省空间的。 2.1、什么是位段
位段的“位”就是二进制位的“位”。位段的声明和结构是类似的有两个不同 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。在 C99之后也可以是其他类型但基本上也都是int、char这些整型家族的类型。位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。 struct A
{int _a : 2; //_a占用2个bit位的空间int _b : 5; //_b占用5个bit位的空间int _c : 10; //_c占用10个bit位的空间int _d : 30; //_d占用30个bit位的空间
};int main()
{printf(%d\n, sizeof(struct A));return 0;
}//提示1个字节等于8个bit位 正常情况下四个int类型开辟出来的大小为16个字节但是如果使用上面的代码实现的话只用了8个字节下面就来讲解一下位段的内存分配。 2.2、位段的内存分配 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char 属于整形家族类型位段的空间上是按照需要以4个字节 int 或者1个字节 char 的方式来开辟的。位段涉及很多不确定因素位段是不跨平台的注重可移植的程序应该避免使用位段。 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;int ret sizeof(struct S);printf(%d\n, ret);return 0;
}【运行结果】Visual Studio 2022环境下测试结果 结果为3个字节。 疑问3454 16bit位1个字节等于8个bit位为什么不是开辟2个字节呢 我们可以在内存存放的值中找到答案。 从图解可以得出结论当空间不够存放下一个成员时剩下的空间不会被使用而是会开辟另外一个空间然后将内容存放到新开辟的空间中去因此上述代码的结果才会是是3而不是2。 2.3、位段的跨平台问题 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1632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。 2.4、位段的应用 网络协议栈网络底层传输数据。 在当今的互联网时代下通过网络传输数据已经非常普遍了那么大家有没有想过当我们发送的一条短信一条微信消息时网络传输部分是怎样处理的它是只传输了消息本身吗当然不是一条最简单的消息都要包含许多其他的数据比如这条消息的发出时间发送者的ip地址发送对象的ip地址等等等等。一条消息包含了那么多数据那么如果没有位段的出现就会导致单条消息传输的体积过大会导致网络负载过大不利于我们的日常使用和服务器的数据存储。使用位段就能很好的压缩体积大小使得消息更加小而轻便。 3、枚举 枚举顾名思义就是一一列举把可能值都一一列举。 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 3.1、枚举类型的定义 以下定义的 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 。 enum Day//星期
{Mon, //枚举的可能取值是默认从0开始的。Tues,Wed,Thur,Fri,Sat,Sun
};enum Sex//性别
{MALE,FEMALE,SECRET
};enum Color//颜色
{RED,GREEN,BLUE
};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。 例如 enum Color//颜色
{RED1,GREEN2,BLUE4
};
3.2、枚举的优点
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 增加代码的可读性和可维护性和#define定义的标识符比较枚举有类型检查更加严谨。防止了命名污染封装便于调试使用方便一次可以定义多个常量 4、联合体共用体
4.1、联合类型的定义 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。 比如 union Un
{char c;int i;
};4.2、联合体的特点 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。同时因为共用一块内存空间所以同一时间只能使用一个。 union Un
{char c;int i;
};int main()
{union Un un;printf(%d\n, sizeof(un));printf(%p\n, (un));printf(%p\n, (un.c));printf(%p\n, (un.i));return 0;
} 4.3、联合大小的计算 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。 union Un
{char c[5]; //大小为5对齐数为1int i; //大小为4对齐数为4
};int main()
{printf(%zd\n, sizeof(union Un));return 0;
} 【运行结果】 最大成员大小为5但是最大对齐数是4所以需要对齐到8。 如果觉得作者写的不错求给博主一个大大的点赞支持一下你们的支持是我更新的最大动力
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