自定义类型 (结构体）

📬结构体的声明

🔎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。

🔎2.结构的声明

🌰如描述学生👇

//定义学生类型
struct Stu
{//成员变量char name[20];int age;float weight;
}s4,s5,s6;//全局变量int main()
{struct Stu s1;//局部变量struct Stu s2;struct Stu s3;return 0;
}

🔎3.特殊的声明

🚩 在声明结构的时候，可以不完全的声明

👉匿名结构体类型👈
🌰举个例子👇

//匿名结构体类型
struct 
{char c;int a;double d;
}s1;struct
{char c;int a;double d; 
}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）
❓问题来了

在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &s1;

🚨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

🔎4.结构的自引用

在数据的存储中，可以使用顺序表的形式对数据进行存放；
顺序表，是计算机内存储存数据的一种方式；
即用一组地址连续的存储单元依次存储线性表中的各个元素；
而除了顺序表以外，还可以使用非顺序的形式的链表的方式对数据进行存储；
即使用不同的地址分别对数据进行存储，链表内的各个数据称为 “ 结点 ” ；
当需要使用或查找某个数据时，只需找到最初的结点即可访问需要访问的数据；

链表与顺序表都是以线性的方式对数据进行存储
若是使用结构体，如何创建一个简单的链表？

🚩在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？

//错误示范
struct Node
{int data;struct Node next;
}; 

这样是否可以呢？
如果可以，那sizeof（struct Node）是多少呢？

上面的代码为创建一个结构体，并对结构体进行自引用达到通过一个数据访问下一个数据。
若是如此进行编译，在结构体内部的结构体变量还存在着一个结构体，周而复始，程序将会像死递归一样不停调用该结构体；
故该段代码为错误示范✖️。

正确的自引用方法✅👇

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

🔎5.结构体变量的定义和初始化

🚩 请看代码（1）👇

struct S
{int a;char c;
}s1;struct S s3;struct B
{float f;struct S s;
};int main()
{struct S s2 = { 100,'q' };struct S s3 = { .c = 'r',.a = 2000 };struct B sb = { 3.14f,{200,'w'} };printf("%f,%d,%c\n", sb.f, sb.s.a, sb.s.c);return 0;
}

🚩 请看代码（2）👇

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

🔎6.结构体内存对齐

在声明结构体的时候，往往不同的结构体成员不同，结构体的大小也不同，若是存在以下的结构体，他们相应的大小是多少？？

struct S1
{int a;char c;
};struct S2
{char c1;int a;char c2;
};struct S3
{char c1;int a;char c2;char c3;
};int main()
{printf("%d\n", sizeof(struct S1));printf("%d\n", sizeof(struct S2));printf("%d\n", sizeof(struct S3));return 0;
}

答案会是什么呢？
5 6 7 ？？？

那为什么和预想中的结果不一样呢？

🚩首先得掌握结构体的对齐规则：

🔴第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
🔴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
👉Linux 中没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小

🔴结构体总大小为所有成员的对齐数中最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍。如果不够，则浪费空间对齐。
🔴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。
🔴如果嵌套了结构体,嵌套的结构体成员要对齐自己成员中的最大对齐数的整数倍处
🔴整个结构体大小,必须是最大对齐数的整数倍,最大对齐数包含嵌套的结构体成员中的对齐数

在这里我们可以使用offsetof宏来看一下各个成员的偏移量（使用offsetof求偏移量时，应包括头文件 <stddef.h> ）

#include<stddef.h>struct S
{char c;int a;
};int main()
{struct S s = { 0 };printf("%d\n", offsetof(struct S, c));printf("%d\n", offsetof(struct S, a));return 0;
}

我们再看一个👇

struct S3
{double d;char c;int i;
};int main()
{printf("%d\n", sizeof(struct S3));return 0;
}

在上段代码的基础上，我们再来一个👇

struct S3
{double d;char c;int i;
};struct S4
{char c1;struct S3 s3;double d;
};int main()
{printf("%d\n", sizeof(struct S4));return 0;
}

🔴如果嵌套了结构体,嵌套的结构体成员要对齐自己成员中的最大对齐数的整数倍处
🔴整个结构体大小,必须是最大对齐数的整数倍,最大对齐数包含嵌套的结构体成员中的对齐数

为什么存在内存对齐?

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

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

struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
struct S2
{char c1;char c2;int i;
};

S1和S2类型的成员一模一样,但是S1和S2所占空间的大小有了一些区别

🔎7.修改默认对齐数

🚩使用 #pragma 这个预处理指令,可以改变我们的默认对齐数

👇请看代码与注释👇

#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8struct S
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认

🥰结论:

结构在对齐方式不合适的时候,我们可以自己更改默认对齐数

🔎8.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 printf1(struct S s)
{printf("%d\n", s.num);
}
//结构体地址传参
void printf1(const struct S* ps)
{printf("%d\n", ps->num);
}int main()
{print1(s);//传结构体print2(&s);//传地址return 0;
}

print2 相比于 print1 更好一些

原因:

🔴函数传参的时候,参数时需要压栈,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.

总结🥰
以上就是 自定义类型（结构体） 的内容啦🥳🥳🥳🥳
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