结构体structure、共用体union

目录

结构体

结构体类型的定义形式

结构体类型的大小

内存计算例子

共用体union

 用共用体判断大小端

结构体和共用体对比

qsort（）

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结构体

结构体类型——用来描述复杂数据的一种数据类型

构造类型（用户自定义类型）

struct 结构体类型名

{

        成员列表;

};

struct关键字：表明是在构造一个结构体的类型

结构体名：用来描述结构体这个类型的一个名称

成员列表：表示要描述的复杂数据中用到的具体的成员变量

        定义的方式与之前变量的方式相同

        多个成员变量之间用分号隔开

最后有一个分号表示结束

struct student
{char name[30]; int sno;float score;char sex; 
};//表示定义出一个数据类型

有数据类型，可以：定义变量、指针变量、数组

结构体使用方法

自己构造出这个结构体类型

有了类型——定义变量、数组、指针

结构体类型的指针——做函数形参、做函数返回值

• 结构体类型的使用过程

先定义出类型

定义变量

• 定义变量

struct 结构体名 变量名;

• 结构体初始化

struct student s = {};

看每个成员变量具体是什么数据类型

根据每个成员变量自身的数据类型进行初始化

初始化顺序：按照定义的顺序，依次初始化

struct student s = {666,"jack",1,90.4};

• 结构体变量的引用

结构体数据引用时一般是引用到具体的数据

运算符   .     (结构体成员运算符)

结构体变量名.成员变量名（访问某个结构体的成员）

s.sno引用s中的sno

结构体类型的数组

struct student s[3];

 -> 指向结构体成员运算符

结构体指针->成员名

结构体类型的定义形式

形式1:先定义类型，然后定义变量

struct demo

{};

struct demo d;

形式2:定义类型的同时定义变量

struct demo

{

} d;

形式3:定义类型的同时定义变量，可以省略结构体名

（结构体类型只用一次）

struct

{

} d;

结构体类型的大小

内存对齐

结构体的对齐规则：内存地址的对齐

1.在32位的平台上，默认都是按4字节对齐的

2.对于成员变量各自在自己的自然边界上对齐
char——1字节
short ——2字节
int——4字节
3.如果:成员变量中有比4字节大，
此时整个结构体 按照4字节对齐。
4.如果:成员变量中没有有比4字节大。此时 整个结构体 按照最大的那个成员对齐

32位的平台
如果有超过4字节，按照4字节对齐。如果没有超过4字节的，则按成员变量中最大对齐

64位的平台
如果有超过4字节，按照超过的最大的成员对齐。如果没有超过4字节的，则按成员变量中最大对齐

同类型的结构体变量之间可以相互赋值

struct student s1;

struct student s2;

s2 = s1;

结构体类型的大小计算

内存对齐是指将数据存储在特定的地址上，以便硬件能够更高效地访问这些数据。不同的数据类型（例如int、char、float等）通常有不同的对齐要求，这些要求通常与数据类型的大小相关。例如：

• char类型的数据通常要求对齐到1字节的边界。
• int类型的数据通常要求对齐到4字节的边界。
• double类型的数据通常要求对齐到8字节的边界。

内存对齐规则

1. 基础对齐原则：结构体中的每个成员都必须按照其数据类型的对齐要求对齐。比如，如果一个结构体包含一个int，那么这个int成员必须出现在一个4字节对齐的地址上。

2. 结构体对齐规则：结构体的总大小必须是其最大成员对齐要求的整数倍。例如，如果一个结构体中最大的成员是double（8字节对齐），那么结构体的总大小也必须是8的倍数，即使可能会存在一些“填充字节”（padding bytes）。

为什么要内存对齐（提高效率）

内存对齐的主要目的是提高访问内存的效率。在现代计算机中，CPU通常是按块（比如4字节或8字节）从内存中读取数据的。如果数据是对齐的，CPU可以一次性读取整块数据，这样效率更高。

如果数据未对齐，CPU可能需要进行多次内存访问才能读取完整的数据，或者需要进行额外的计算来调整地址，这会导致性能下降。

内存计算例子

在这个结构体 demo1 中，有一个整数成员 int i 和一个匿名 union，该 union 包含以下三个成员：

1. char s[7]：一个长度为7的字符数组，占用7个字节。
2. int v：一个整数，占用4个字节。
3. float f：一个浮点数，占用4个字节。

结构体的内存计算

1. 匿名 union 的大小：

   • union 的大小由其最大的成员决定。
   • char s[7] 占用7个字节。
   • int v 占用4个字节。
   • float f 占用4个字节。 因此，union 的大小为7字节（char s[7] 是最大的成员）。

2. 结构体的对齐要求：

   • int i 需要4字节对齐。
   • union 的最大成员 char s[7]，虽然它本身是7个字节，但由于int v和float f可能会让整个结构体具有更严格的对齐要求，假设int和float都需要4字节对齐，整个 union 的大小可能会被填充到8个字节。

3. 计算总大小：

   • int i 占用4字节。
   • union 占用8字节（对齐到4字节的倍数）。
   • 因此，整个结构体 demo1 的大小为4（int i） + 8（union） = 12字节。

共用体union

语法

union 共用体名

{

成员变量；

};

union demo

{

char a；

short b;

int c;

};

共用体：共用一块内存空间（最大成员的空间）

共用体初始化时只能给一个值，且默认给到第一个成员

共用体变量中的值，取决于最后一次给的值，还要看能影响几个值

 用共用体判断大小端

在这个代码片段中，union 中有两个成员：

• int a：通常占用4个字节
• char b：占用1个字节

由于 union 中所有成员共享同一块内存，因此 union 的大小由其最大的成员决定。在这个例子中，int a 是 union 中最大的成员，占用4个字节。因此，这个 union 的大小是 4字节

isLittleEndian 函数

• 该函数用于检查系统的字节序（大端或小端）
• union 初始化时，将 int a 设为 1（假设int为4字节，即 0x00000001）
• 然后，通过 char b 访问 union 的第一个字节：
  • 如果系统是小端序（little-endian），char b 将读取 0x01，函数返回 1
  • 如果系统是大端序（big-endian），char b 将读取 0x00，函数返回 0

结构体和共用体对比

结构体中各个成员拥有自己独立的空间

共用体成员共用一块内存空间

qsort（）

qsort()功能：排序数组

void qsort(void *base,//要排序的数组的首地址

                size_t nmemb,//数组元素的个数

                size_t size,//单个元素的大小
                int (*compar)(const void *, const void *));//比较函数——提供比较依据

int compar(const void *a, const void *b)

{//比较函数——a、b代表要比较的数组元素

}