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自定义类型详解(上)

结构体

1 结构体的声明

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 tag//struct是结构体的标志,tag是标签;名字。
{member-list;//成员变量
}variable-list;//变量列表
例如描述一个学生:
struct Stu
{char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号
}; //分号不能丢
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
struct Stu
{//成员变量char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号}s4,s5,s6;//分号不能丢 //全局变量
int main()
{struct Stu s1;//局部变量struct Stu s2;struct Stu s3;return 0;
}

这里的是s1,s2,s3,s4,s5,s6基本都是一样的,唯一不同的是一个是全局变量,另一个是局部变量。

1.3 特殊的声明

在声明结构的时候,可以不完全的声明。
比如:
//匿名结构体类型
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( tag )。
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;
警告:
编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型。(即使它们的成员变量相同且都是匿名结构体类型)
所以是非法的。

1.4 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?

 

//代码1
struct Node
{int data;struct Node next;
};
//可行否?
如果可以,那sizeof(struct Node)是多少?

 不行,因为已经有个data的数据了,你再加个next的数据,就乱套了,没有下一个地址接收,所以会一直循环下去。大小无法求。

正确的自引用方式:

//代码2
struct Node
{int data;struct Node* next;
};
struct Node
{int data;//4struct Node* next;//4/8
};int main()
{struct Node n1;struct Node n2;n1.next =  &n2;return 0;
}

补:

typedef struct
{int data;char c;
} S;

这里用typedef struct中typedef的使用:这个结构体的S是该结构体的类型名。没有typedef的话,该S则是一个变量。

//代码3
typedef struct
{int data;Node* next;
}Node;
//这样写代码,可行否?
//不行 因为都还没有完整的Node就直接在后面Node 前后矛盾了
//解决方案:
typedef struct Node
{int data;struct Node* next;
}Node;

1.5 结构体变量的定义和初始化

有了结构体类型,那如何定义变量?

struct Point
{int x;int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1
struct Point p2; //定义结构体变量p2
//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

(.)操着直接访问

 结构体里面定义指针

struct S 
{char name[100];int* ptr;
};
int main()
{struct S s = { "abcdef",NULL };return 0;
}

1.6 结构体内存对齐

我们已经掌握了结构体的基本使用了。
现在我们深入讨论一个问题:计算结构体的大小

这也是一个特别热门的考点: 结构体内存对齐

 为什么上图的s1,s2,s3的打印结果是8,12,12? 为什么不是按照类型大小打印?为什么不是打印5,6,7? 往下看......

结构体存放内存是要对齐的!! 

考点
如何计算
首先得掌握结构体的对齐规则:
1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为 0 的地址处。
2. 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
3. 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。
4. 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。

//练习1
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
//练习2
struct S2
{char c1;char c2;int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
//练习3
struct S3
{double d;char c;int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));

 

为什么存在内存对齐 ?
大部分的参考资料都是如是说的:
1. 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。
2. 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。
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;
};
S1 S2 类型的成员一模一样,但是 S1 S2 所占空间的大小有了一些区别。

 1.7 修改默认对齐数

之前我们见过了 #pragma 这个预处理指令,这里我们再次使用,可以改变我们的默认对齐数。 

#include <stdio.h>
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数,还原为默认
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S2
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数,还原为默认
int main()
{//输出的结果是什么?printf("%d\n", sizeof(struct S1));printf("%d\n", sizeof(struct S2));
return0;
}

 

结论:
结构在对齐方式不合适的时候,我么可以自己更改默认对齐数。

 1.8 结构体传参

直接上代码:

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 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,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,参数压栈的的系统开销比较大,所以会导致性能的 下降。
结论:
结构体传参的时候,要传结构体的地址。

THE END

        这是今日份关于自定义函数的一些分享,希望可以帮助到大家!如果有什么不足的地方也请家人们给小叶一些好的建议,我会不断优化文章的!那就让我们一起加油吧!哈哈哈哈哈

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