自定义类型——结构体、枚举和联合
- 结构体
- 结构体的声明
- 匿名结构体
- 结构体的自引用
- 结构体的初始化
- 结构体的内存对齐
- 修改默认对齐数
- 结构体传参
- 位段
- 枚举
- 联合
结构体
- 结构是一些值的集合，这些值被称为成员变量，结构的每个成员可以是不同类型的变量。
数组是一些值的结合，类型是相同的
结构体的声明
struct tag
{
member_list;
}variable_list;//全局变量
- 这里通过前面的列表创建的变量是全局变量
typedef struct tag
{
member_list;
}tag;//相当于struct tag
- typedef可以将复杂的类型简化
匿名结构体
struct
{
member_list;
}variavle_list;//必须存在
- 匿名结构体类型，如果没有对结构体类型重命名，只能使用一次
结构体的自引用
//结构体的自引用
struct stu
{
int age;
struct stu* next;
};
typedef struct stu
{
int age;
struct stu* next;
}stu;
结构体的初始化
//结构体的初始化
#include<stdio.h>
struct student
{
char name[10];
unsigned int age;
char sex[5];
};
int main(void)
{
//初始化
struct student n1 = { "张三",21,"男"};
//打印
printf("%s %u %s", n1.name, n1.age, n1.sex);
return 0;
}
运行截图
结构体的内存对齐
//结构体的内存对齐
#include<stdio.h>
struct eg1
{
int i;
char j;
char k;
};
struct eg2
{
char x;
int y;
char z;
};
int main(void)
{
//打印eg1
printf("%zd\n", sizeof(struct eg1));//8
//打印eg2
printf("%zd\n", sizeof(struct eg2));//12
return 0;
}
- 结构体对齐规则
1.结构体的第一个成员，对齐到结构体在内存中存放位置的0偏移处
2.从第二个成员开始，每个成员都要对齐到（一个对齐数）的整数倍处
对齐数：
结构体成员自身大小和默认对齐数的较小值在VS中：默认对齐数为8
Linux gcc：没有对齐数，对齐数就是成员自身大小
3.结构总大小为最大对齐数的较小值
4.如果结构体中嵌套了结构体成员，要将嵌套的成员对齐到自己的成员中最大对齐数的整数倍处
5.结构体的总大小必须是最大对齐数的整数倍，这里的最大对齐数是：包含嵌套结构体成员中的对齐数的所以对齐数中的最大值
- 结构体内存对齐的原因：
1.平台原因：
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地址处取某些特定类型的数据，否则会抛出硬件异常
2.性能原因：
数据结构（尤其是栈）应该尽可能的在自然边界上对齐，原因在于，为了访问来对齐的内存，处理器需要作俩次内存访问，而对齐的内存仅需要一次访问
总结：
结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法（满足对齐，节省空间：让占用空间小的成员尽量集中在一起）
修改默认对齐数
#pragma pack()可以设置默认对齐数
//修改默认对齐数
#include<stdio.h>
//修改默认对齐数为2
#pragma pack(2)
struct eg1
{
char s1;
int s2;
};
//恢复默认对齐数
#pragma pack()
struct eg2
{
char s1;
int s2;
};
int main(void)
{
//打印eg1
printf("%zd\n",sizeof(struct eg1));//6
//打印eg2
printf("%zd\n", sizeof(struct eg2));//8
return 0;
}
总结：
结构在对齐方式不合适的时候，可以自己更改默认对齐数
结构体传参
//结构体传参
#include<stdio.h>
struct eg
{
int arr[100];
char ch[20];
}s1 = { {1,2,3,4,5} ,"abcdef"};
//结构体传参
void print1(struct eg s1)
{
printf("%s\n",s1.ch);
}
//结构体地址传参
void print2(struct eg* ps)
{
printf("%s\n",ps->ch);
}
int main(void)
{
//结构体传参
print1(s1);
//结构体地址传参
print2(&s1);
return 0;
}
运行截图：
- 总结：结构体传参的时候，要传结构体的地址
-
原因在于，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，参数压栈的系统开销比较大，所以导致性能下降
位段
- 位段的声明和结构体的声明基本相似，但也存在俩点不同：
1.位段的成员必须为int,unsigned int或者 signed int
2.位段的成员名后面有一个冒号和一个数字
//位段
#include<stdio.h>
struct eg
{
int _a : 2;
int _b : 5;
int _c : 10;
int _d : 20;
};
int main(void)
{
printf("%zd",sizeof(struct eg));
return 0;
}
运行截图：
- 位段：二进制位，可以节省空间
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 (属于整数家族)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，位段时不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段
位段的跨平台问题：
1.int位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的
2.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，写成27时可能在16位机器上出现问题）
3.位段中的成员在内存中从左到右分配，而且从右向左标准尚未定义
4.当一个结构包含俩个位段，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
枚举
- 枚举：即一 一列举
//枚举
enum Day
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
enum Color
{
Green,
Blue,
Red,
Orange
};
enum Day和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。这些枚举常量都是存在取值的，默认是从0开始，一次低递加1
- 也可以在定义的时候赋值
enum Day
{
Mon = 1,
Tues = 2,
Wed = 3,
Thur = 4,
Fri = 5,
Sat = 6,
Sun = 7
};
枚举的优点：
1.增加代码的可读性和可维护性
2.和#define定义的标识符比较，枚举由类型检查，更加严谨
3.防止了命名污染（封装）
4.便于调试
5.使用方便，一次可以定义多个变量
联合
- 联合同样也是一种自定义类型，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（所以联合也叫共同体）
//联合
union eg
{
char i;
int j;
};
- 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）
- 联合大小的计算：
1.联合的大小至少是最大成员的大小
2.当最大成员大小不是最大对齐数的整数的时候，就有对齐到最大对齐数的整数倍
//联合
#include<stdio.h>
union eg
{
char i;
int j;
};
int main(void)
{
union eg s;
printf("%p\n", &s.i);
printf("%p\n", &s.j);
return 0;
}
