详解结构体--C语言
我们平时使用的C语言类型类型主要是整数类型、浮点数类型以及指针类型,你是否想过我们该如何将一串不同类型的数据整合起来,实现封装? 事实上,C语言也提供给我们一些自定义类型,让我们可以自由的进行数据组合和使用。
结构体
结构体类型的声明
结构体是什么?
结构体是一些值的集合,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。
你可能会想,数组不也是一系列数据的集合吗,那么结构体与数组有什么区别?事实上,数组只可以是相同类型的数据的集合,而结构体可以是任意类型数据的集合,自由度会更加大。 结构体的声明:
struct stu//定义一个学生的结构体类型
{
char name[20];
int age;
char id;
};
结构体的自引用
在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢?
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};//这样是否可以?
事实上,这样是不对的,这里就需要链表的知识了
所以正确的结构体的自引用应该是:
结构体变量的定义和初始化
在结构体声明之后,该如何实现结构体变量的定义以及初始化呢?
struct Point
{
int x;
int y;
}p1; //声明结构体类型的同时定义变量p1
struct Point p2; //定义结构体变量p2,这里介绍了两种定义结构体变量的方法
//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
结构体大小的计算
结构体大小的计算涉及到结构体的内存对齐,那么什么是结构体的内存对齐呢?
如何计算? 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8
- 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。
- 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。
需要知道的是,在vs环境下,默认对齐数是8,linux gcc是没有默认对齐数 以上的结构体大小计算规则或许有些抽象,可以用具体的例子来进行实践。
struct s1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
c1的对齐数是1,vs环境下的默认对齐数是8,所以c1对应着偏移量为0的位置,i是int 类型的,占4个字节,与8相比,较小的是4,所以对齐数为4,所以偏移量为4的位置,c2也是一个字节所以在偏移量为8的位置,整个整个结构体的偏移量为4,所以总大小必须为4的倍数,所以还要再多消耗3个比特位,所以最终结构体的大小为12。
再来一题,
我个人认为计算结构体大小的问题只需要画出对应的图,在进行分析,即可解出。
结构体的传参
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与print2是结构体传参的函数,但是print2的传参效率会更加高一点,因为print2传的是地址,只会占4或8个字节,而print传的是整个结构体的大小,所以传址会更加好一点。
结构体的位段
什么是位段?
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。
struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
};
这里的A就是位段 那么该如何计算位段的大小呢?
位段的内存分配 》1. 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 2. 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。 3. 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。
尽管位段可以节省一定的空间,但是位段不具备跨平台性,使用还是需要谨慎。
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