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文章目录
- 前言
- 1.结构体类型的声明
- 2.结构的自引用
- 3.结构体内存对齐
- 3.1对齐规则
- 3.2为什么存在内存对⻬?
- 3.3修改默认对齐数
- 4.结构体实现位段
- 4.1什么是位段
- 4.2位段的内存分配
- 4.3位段的使用
- 完结
前言
前面的博客学习了整形和浮点型在内存中的存储,接下来学习计算结构体的大小之前博客提及过结构体C语言操作符之神秘,我们这篇博客将深入学习结构体的具体内容。
1.结构体类型的声明
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。
结构的声明
struct tag
//关键字 结构体名称
{
member-list;//成员列表
}variable-list;//变量列表
结构的特殊声明
//匿名结构体类型
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
警告:匿名的结构体类型,如果没有对结构体类型重命名的话,基本上只能使⽤⼀次。
2.结构的自引用
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 a;
struct Node next;
};
但是我们要计算该结构体的大小,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。
正确的自引用方法:
struct Node
{
int a;
struct Node* next;//指针
};
3.结构体内存对齐
3.1对齐规则
1.结构体的第⼀个成员对⻬到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处
2.其他成员变量要对⻬到某个数字(对⻬数)的整数倍的地址处。
对⻬数 = 编译器默认的⼀个对⻬数与该成员变量⼤⼩的较⼩值。
3.结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数(结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数,所有对⻬数中最⼤的)的整数倍。
4.如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处,结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数(含嵌套结构体中成员的对⻬数)的整数倍。
注:
VS 中默认的值为 8
Linux中?gcc?没有默认对⻬数,对⻬数就是成员⾃⾝的⼤⼩
练习 1
struct S
{
char c1;//1
char c2;//1
int i;//4
};
int main()
{
printf("%zd\n", sizeof(struct S));//8
}
练习 2(嵌套)
struct S1
{
double d;
char c;
int i;
};
struct S
{
char c1;
struct S1 s3;
double d;
};
int main()
{
printf("%zd\n", sizeof(struct S));
}
3.2为什么存在内存对⻬?
- 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⻬。原因在于,为了访问未对⻬的内存,处理器需要作两次内存访问;⽽对⻬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⻬成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:结构体的内存对⻬是拿空间来换取时间的做法。
那在设计结构体的时候,我们既要满⾜对⻬,⼜要节省空间,
或许让占⽤空间⼩的成员尽量集中在⼀起是一个不错的方法:
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
printf("%zd %zd", sizeof(struct S1), sizeof(struct S2));
}
3.3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⻬数
#pragma pack(1)
struct S
{
char c1;//1
char c2;//1
int i;//4
};
int main()
{
printf("%zd\n", sizeof(struct S));//8
}
4.结构体实现位段
4.1什么是位段
- 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int ,在C99中位段成员的类型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。
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;
printf("%d", sizeof(struct S));
}
运行结果为什么是8呢?,这要我们了解位段的内存分配
4.2位段的内存分配
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。
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。
4.3位段的使用
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bit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,只能是先输⼊放在⼀个变量中,然后赋值给位段的成员。
struct 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;
}
完结
本次博客到此结束
祝开心每一天~~~
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