为了便于描述复杂的对象,C语言就支持了自定义类型,其中包括了结构体、枚举和联合体,下面将为大家一一介绍。
自定义类型
- 🎈1.结构体
- 🔎1.1结构的基础知识
- 🔎1.2结构的声明
- 🔎1.3特殊的声明
- 🔎1.4结构的自引用
- 🔎1.5结构体变量的定义和初始化
- 🔎1.6结构体的内存对齐
- 🔎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
- 🎈3.枚举
- 🔎3.1枚举类型的定义
- 🔎3.2枚举的优点
- 🎈4.联合
- 🔎4.1联合类型的定义及特点
- 🔎4.2联合大小的计算
🎈1.结构体
🔎1.1结构的基础知识
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。
🔎1.2结构的声明
//struct为结构体的关键字,不能省略
struct tag //tag由自己设定
{
member - list;//成员变量
}variable-list;
🔎这里我们给出示例来描述一个学生:
struct Student
{
char name[20];
int age;
char sex[5];
float score;
}s1,s2,s3;//s1,s2,s3为三个结构体变量
int main()
{
struct Student s4, s5, s6;//s4,s5,s6为三个结构体变量
return 0;
}
🔎1.3特殊的声明
struct//匿名结构体类型即省略去tag,只能使用一次。
{
char name[20];
char author[20];
float price;
}b1;
🔎1.4结构的自引用
结构体里包含该结构体类型的指针为结构自引用的正确方法。
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
🔎1.5结构体变量的定义和初始化
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
struct Point
{
int x;
int y;
}p1 = { 1,2 };
struct Point p3 = { 4,5 };
struct Stu
{
char name[20];
int age;
};
struct Node
{
int data;
struct Point p;
struct Node* next;
};
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
struct Point p2 = { a,b };
struct Stu s = { "zhangsan",18 };
struct Stu s2 = { .age = 20,.name = "lisi" };
printf("%s %d\n", s.name, s.age);
printf("%s %d\n", s2.name, s2.age);
struct Node n = { 100,{25,26},NULL };
printf("%d x=%d y=%d\n", n.data, n.p.x, n.p.y);
return 0;
}
🔎1.6结构体的内存对齐
✅例如下面的这段代码,两个不同的结构体,他们所占的内存空间是否相同呢?
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
struct s1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct s2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct s1));
printf("%d\n", sizeof(struct s2));
return 0;
}
🔎通过示例运行,我们发现了他们所占的内存空间的大小并不相同,那么这里就涉及到内存对齐的问题。
🌞结构体对齐的规则:
- 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。 - 结构体总大喜为最大对齐数的整数倍。
- 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(函嵌套结构体的对齐数)的整数倍。
下面就给出结构体s1,s2的字节数是怎么算出来的一个过程:
📖这里,我们在拿一个题目练练手:
struct s3
{
double d;
char c;
int i;
};
📝通过画图,我们可以发现答案是16。
🔎总的来说,结构体的内存对齐是拿空间来换时间的做法。因此,我们在设计结构体的时候,我们既要满足对齐,又要节省空间时,应该将占用空间小的成员尽量集中在一起。
🔎1.7修改默认对齐数
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
#pramga pack()//取消设置的默认对齐数,还原为默认
🔎1.8结构体传参
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
struct S
{
int data[1000];
int num;
};
void print1(struct S t)
{
printf("%d %d %d %d\n", t.data[0], t.data[1], t.data[2], t.num);
}
void print2(struct S* p)
{
printf("%d %d %d %d\n", p->data[0], p->data[1], p->data[2], p->num);
}
int main()
{
struct S s = { {1,2,3},100 };
print1(s);//传值调用
print2(&s);//传址调用
return 0;
}
✅函数传参的时候,参数是需要压栈的,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
📖位段的出现就是为了节省空间。
🔎2.1什么是位段?
🔭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
。 - 位段的成员后面有一个冒号和一个数字。
//位段如下所示:位是二进制位
struct A
{
int _a : 2;//_a占用2个bit位的空间
int _b : 5;//_b占用5哥bit位的空间
int _c : 10;
int _d : 30;
};
✅通过计算,我们知道该位段占用8个字节,相对于结构体的16个字节节省了大量的空间。
🔎对于位段如何分配空间的问题,大家心中一定还存在一定的疑问。
🔎2.2位段的内存分配
- 位段的成员可以是int、unsigned 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。
🔎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16,32位机器最大32.)
- 位段中的成员在内存中从左向右分配,还是从右向左分配尚未定义。
- 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。
✅Tips: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。
🎈3.枚举
🔎顾名思义,枚举的意思就是一一列举。
🔎3.1枚举类型的定义
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
};
✅我们发现以上定义的 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 。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
enum Sex//性别
{
MALE,
FEMALE,
SECRET
};
int main()
{
printf("%d\n", MALE);
printf("%d\n", FEMALE);
printf("%d\n", SECRET);
return 0;
}
📖我们发现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
};
🔎3.2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
🔎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了一系列成员,特征是这些成员公用同一块空间(所以也叫共用体)。
🔎4.1联合类型的定义及特点
#include <stdio.h>
union Un
{
char a;
int i;
};
int main()
{
union Un un;
printf("%d\n", sizeof(un));
printf("%p\n", &un);
printf("%p\n", &(un.a));
printf("%p\n", &(un.i));
return 0;
}
🔭联合的成员是共用同一块内存空间,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。)
🔎4.2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。
#include <stdio.h>
union Un1
{
char c[5];
int i;
};
union Un2
{
short c[7];
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(union Un1));
printf("%d\n", sizeof(union Un2));
return 0;
}
❗Tips:联合体在某些成员不会在同一时间内使用时使用!
好啦,关于自定义类型的知识到这里就先结束啦,后期会继续更新学习C语言的相关知识,欢迎大家持续关注、点赞和评论!❤️❤️❤️