结构体-C语言

 

目录

前言

一、定义结构

结构体变量的创建和初始化

二、结构的特殊声明

特别注意：

结构的⾃引⽤

三、结构体内存对⻬

对⻬规则

优化结构体

#pragma

结构体传参

四、结构体实现位段

位段的内存分配

位段的跨平台问题

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前言

C 数组允许定义可存储相同类型数据项的变量，结构是 C 编程中另一种用户自定义的可用的数据类型，它允许您存储不同类型的数据项。

结构体中的数据成员可以是基本数据类型（如 int、float、char 等），也可以是其他结构体类型、指针类型等。

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一、定义结构

结构体定义由关键字 struct 和结构体名组成，结构体名可以根据需要自行定义。

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。

例如：

struct Stu

{

char name[20];//名字

int age;//年龄

char sex[5];

char id[20];//学号

};

结构体变量的创建和初始化

#include <stdio.h>

struct Stu

{

       char name[20];//名字

       int age;//年龄

       char sex[5];//性别

       char id[20];//学号

};

int main()

{

        //按照结构体成员的顺序初始化

       struct Stu s = { "张三", 20, "男", "20230818001" };

       printf("name: %s\n", s.name);

       printf("age : %d\n", s.age);

       printf("sex : %s\n", s.sex);

       printf("id : %s\n", s.id);

//按照指定的顺序初始化

struct Stu s2 = { .age = 18, .name = "lisi", .id = "20230818002", .sex =

"⼥" };

       printf("name: %s\n", s2.name);

       printf("age : %d\n", s2.age);

       printf("sex : %s\n", s2.sex);

       printf("id : %s\n", s2.id);

      return 0;

}

二、结构的特殊声明

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;

特别注意：

编译器会把上⾯的两个声明当成完全不同的两个类型，所以是⾮法的。

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。

结构的⾃引⽤

例如，定义⼀个链表的节点：

struct Node

{

       int data;

        struct Node next;

};

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。

正确的⾃引⽤⽅式：

struct Node

{

       int data;

       struct Node* next;

};

三、结构体内存对⻬

对⻬规则

⾸先得掌握结构体的对⻬规则：

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。

- 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

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。

优化结构体

那在设计结构体的时候，我们既要满⾜对⻬，⼜要节省空间，如何做到：

//例如：

 struct S1

 {

        char c1;

        int i;

        char c2;

 };

 struct S2

 {

      char c1;

      char c2;

      int i;

 };

#pragma

#pragma 这个预处理指令，可以改变编译器的默认对⻬数。

#include <stdio.h>

#pragma pack(1)//设置默认对⻬数为1

struct S

{

        char c1;

        int i;

        char c2;

};

#pragma pack()//取消设置的对⻬数，还原为默认

int main()

{

printf("%d\n", sizeof(struct S));

return 0;

}

结构体传参

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 ;

}

print2函数是要优于print1函数的

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

总结：

结构体传参的时候，要传结构体的地址。

四、结构体实现位段

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 ，在C99中位段成员的类型也可以

选择其他类型。

2. 位段的成员名后边有⼀个冒号和⼀个数字。

例如：

struct A

{

    int _a:2;

    int _b:5;

    int _c:10;

    int _d:30;

};

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 等类型

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。

struct S

{

    char a:3;

    char b:4;

    char c:5;

    char d:4;

};

struct S s = {0};

     s.a = 10;

     s.b = 12;

     s.c = 3;

     s.d = 4;

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，在16位机器会

出问题。

3. 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配，标准尚未定义。

4. 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，并且可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。