网站建设与管理 中职,怎样做网站宣传自己的宾馆,分类目录 代码 wordpress,做物流网站计划文章目录 1. 结构体类型的声明1. 1 结构体声明1. 2 结构体变量的创建和初始化1. 3 结构体的特殊声明1. 3 结构体的自引用 2. 结构体内存对齐2. 1 对齐规则2. 2 为什么存在内存对齐2. 3 修改默认对齐数 3. 结构体传参4. 结构体实现位段4. 1 什么是位段4. 2 位段成员的内存分配4.… 文章目录 1. 结构体类型的声明1. 1 结构体声明1. 2 结构体变量的创建和初始化1. 3 结构体的特殊声明1. 3 结构体的自引用 2. 结构体内存对齐2. 1 对齐规则2. 2 为什么存在内存对齐2. 3 修改默认对齐数 3. 结构体传参4. 结构体实现位段4. 1 什么是位段4. 2 位段成员的内存分配4. 3 位段的跨平台问题4. 4 位段的使用4. 5 位段使用的注意事项 1. 结构体类型的声明
1. 1 结构体声明
格式如下
struct tag
{member - list;//结构成员可以不止一个
}variable - list;//在这里可以直接创建结构体变量可以用逗号隔开来创建多个不能初始化例如描述一个学生
struct student //这个结构体的名称
{ //以下是结构成员char name[20]; //姓名char sex[5]; //性别int age; //年龄char id[10]; //学号
}A, B; //声明结构体时创建了学生A和B注意分号不能丢进行声明时还可以使用 typedef 进行重命名
typedef struct student
{char name[20];char sex[5];int age;char id[10];
}ST;//之后创建结构体变量时就可以将 ST 作为类型使用了注意这样就无法在声明结构体时创建变量了1. 2 结构体变量的创建和初始化
除了在声明时创建变量还可以像创建int等其他变量一样创建并初始化结构体变量。
#includestdio.hstruct student
{char name[20];char sex[5];int age;char id[10];
}A, B;void Print(struct student S)
{printf(%s %s %d %s\n, S.name, S.sex, S.age, S.id);
}int main()
{ //按照定义顺序初始化struct student s1 { 张三,man,15,122111 };Print(s1);//按照指定顺序初始化struct student s2 { .age 18,.id 454541,.name fhvyxyci,.sex man };Print(s2);return 0;
}1. 3 结构体的特殊声明
//匿名结构体变量
struct
{int a;char b;float c;
}x;struct
{int a;char b;float c;
}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。
那么问题来了
//在上面代码的基础上下面的代码合法吗
p x;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。 匿名的结构体类型如果没有对结构体类型使用 typedef 重命名的话基本上只能使用一次。
1. 3 结构体的自引用
1. 在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢? 比如定义一个链表一种数据结构的节点
struct Node
{int data;struct Node next;
};上述代码正确吗?如果正确那sizeof(struct Node)是多少? 仔细分析其实是不行的因为一个结构体中再包含一个同类型的结构体变量这样结构体变量的大 小就会无穷的大是不合理的。 正确的自引用方式
struct Node
{int data;struct Node* next;//这里放上一个指针就合理多了
};2. 在结构体自引用使用的过程中夹杂了 typedef 对匿名结构体类型重命名也容易引入问题 看下面的代码可行吗
typedef struct
{int data;Node* next;
}Node;答案是不行的因为Node是对前面的匿名结构体类型的重命名产生的但是在匿名结构体内部提前使用Node类型来创建成员变量这是不行的。 解决方案定义结构体不要使用匿名结构体。
typedef struct Node
{int data;struct Node* next;//这里要使用没有重命名的名字
}Node;2. 结构体内存对齐
2. 1 对齐规则
结构体的第一个成员对齐到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处其他成员变量要对产到某个数字(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 该成员变量大小的最大值的较小值。 VS 中默认的值为 8 Linux中 gcc 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最大对齐数(结构体中每个成员变量都有一个对齐数所有对齐数中最大的)的整数倍。如果嵌套了结构体的情况嵌套的结构体成员对齐到自己的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(含嵌套结构体中成员的对齐数)的整数倍。
来做几个练习巩固一下 练习一
#includestdio.h
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
int main()
{printf(%zd\n, sizeof(struct S1));return 0;
}首先 c1根据对齐规则1c1占1个字节和结构体处于同一个地址。 然后 i 根据对齐规则2i需要对齐到相对结构体地址的偏移量为4的位置所以i的起始地址相对结构体是4目前结构体大小为8。 然后c2占一个字节结构体大小直接1任何偏移量都是1的倍数所以不需要额外偏移。 最后根据对齐规则3 对齐数 编译器默认的一个对齐数 以VS为例8与 该成员变量大小的最大值的较小值这里显然对齐数是4因此9的下一个对齐数的倍数是12所以结构体的大小是12。
图解
输出结果
代码二
#includestdio.hstruct S2
{char c1;char c2;int i;
};int main()
{printf(%zd\n, sizeof(struct S2));return 0;
}c1不比多说来看c2char类型的大小是1任何偏移量都一定是1的倍数所以到了c2结构体的大小是2。 接着看iint变量的大小是42后面的最小的4的倍数是4所以此时结构体的大小是8。 最后对齐数也是4所以结构体的大小就是8。
图解 输出结果 代码三
#includestdio.hstruct S3
{double d;char c;int i;
};int main()
{printf(%zd\n, sizeof(struct S3));return 0;
}首先ddouble 类型为8个字节。 然后c结构体大小1。 然后i9后面第一个4的倍数是12所以从12开始向后4。 最后对齐数对齐数 编译器默认的一个对齐数 8与 该成员变量最大值的较小值8所以对齐数是8最终大小就是16。
图解 运行结果 练习四
//结构体嵌套问题
#includestdio.h
struct S3
{double d;char c;int i;
};struct S4
{char c1;struct S3 s3;double d;
};int main()
{printf(%zd\n, sizeof(struct S4));return 0;
}c1不再赘述来看这个 s3: s3的对齐数是8所以s3的偏移量为8上面我们已经算出了S3的大小是16所以现在S4的大小是24。 因为24是8的倍数所以d就再向后找8个地址是32。 S4的偏移量是S4中所有除了S3以外的元素和S3的所有成员的大小中的最大值与默认对齐数8之间的较小值是8所以S4的大小是32。
图解 输出结果
2. 2 为什么存在内存对齐
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。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。假设一个处理器总是从内存中取8个字节则地址必须是8的倍数。如果我们能保证将所有的double类型的数据的地址都对齐成8的倍数那么就可以用一个内存操作来读或者写值了。否则我们可能需要执行两次内存访问因为对象可能被分放在两个8字节内存块中。 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;
};经过上面的计算你会发现虽然这两个结构体的成员一样但是大小却差的很多。
2. 3 修改默认对齐数
#pragma这个预处理指令可以改变编译器的默认对齐数。
#include stdio.h
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的对齐数还原为默认
int main()
{//输出的结果是什么printf(%zd\n, sizeof(struct S));return 0;
}结果是6 说明对齐数是在结构体声明时计算的而不是调用时。
尽管使用场景可能比较少但是在对齐方式不合适的时候我们可以自己更改默认对齐数。
3. 结构体传参
#includestdio.h
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;
}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可以理解为拷贝实参到形参会有时间和空间上的系统开销。 传递一个结构体对象结构体过大参数压栈的的系统开销就大会导致性能的下降。 结论结构体传参的时候要传结构体的地址。
4. 结构体实现位段
4. 1 什么是位段
位段的声明和结构是类似的但是有两个不同
位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int在C99中位段成员也可以选择其他类型。位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
比如
struct A
{int _a : 2;int _b : 5;int _c : 10;int _d : 30;
};A就是一个位段类型。 那位段A所占内存的大小是多少
是8。 我们来了解一下。
4. 2 位段成员的内存分配
位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char 等类型 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比如上一行位段是不跨平台的注重可移植的程序应该避免使用位段。
//一个例子
#includestdio.h
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;//空间是如何开辟的return 0;
}在VS上是这样开辟的每个字节从右向左使用如果下一个位段成员比较大就舍弃该字节中剩下的比特位去开辟新的字节。 那么上面的那个8字节也就很好分析出来了。
4. 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并且可以很好的节省空间但是有跨平台的问题存在。
4. 4 位段的使用
下图是网络协议中IP数据报的格式我们可以看到其中很多的属性只需要几个比特位就能描述这里使用位段能够实现想要的效果也节省了空间这样网络传输的数据报大小也会较小一些对网络的畅通是有帮助的。
4. 5 位段使用的注意事项
位段的几个成员共有同一个字节这样有些成员的起始位置并不是某个字节的起始位置那么这些位置处是没有地址的。内存中每个字节分配一个地址一个字节内部的比特位是没有地址的。 所以不能对位段的成员使用操作符这样就不能使用scanf直接给位段的成员输入值只能先输入放在一个变量中然后赋值给位段的成员。
#includestdio.hstruct A
{int _a : 2;int _b : 5;int _c : 10;int _d : 30;
};int main()
{struct A sa { 0 };//scanf(%d, sa._b);//这是错误的//正确的示范int b 0;scanf(%d, b);sa._b b;return 0;
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