目录
结构体
1. 结构体声明
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
2. 特殊的声明
// 匿名结构体类型struct{int a ;char b ;float c ;} x ;
3. 结构体的自引用
正确的自引用方式:struct Node{int data ;struct Node * next ;};
4.结构体变量的定义和初始化
struct Point{int x ;int y ;} p1 ; // 声明类型的同时定义变量 p1struct 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
5. 结构体内存对齐
使用sizeof可以计算结构体有几个字节,但并不是每个类型的字节相加,而是有特定的方式存放的。
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。
那为什么要存在内存对齐?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。那在设计结构体的时候,我们既要满足对齐,又要节省空间,要做到 让占用空间小的成员尽量集中在一起,如同下面的struct S2。S2和S1里的内容是一样的,只是换了一个位置,所以空间小的成员集中在一起。
6. 修改默认对齐数
#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。// 例如:#include <stdio.h>#pragma pack(8) // 设置默认对齐数为 8struct S1{char c1 ;int i ;char c2 ;};#pragma pack() // 取消设置的默认对齐数,还原为默认
7. 结构体传参
struct S { int arr[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; }
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。所以,结构体传参的时候,要传结构体的地址。
位段
1. 什么是位段
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 。2. 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。(冒号一定不能省略)3. 位段设定的位数为二进制位,比如下面的_a占两个bit位,可以表示0->3之间的数,用二进制为表示为00->11struct A{int _a : 2 ;int _b : 5 ;int _c : 10 ;int _d : 30 ;};struct A//位段 { int _a : 2;//_a这个成员只占2个bit位 int _b : 5;// 占5个bit位 int _c : 10;// 占10个bit位 int _d : 30;// 占30个bit位 };//共47个bit位 struct AA//结构体 { int _a; int _b; int _c; int _d; }; int main() { printf("%d\n", sizeof(struct A)); printf("%d\n", sizeof(struct AA)); return 0; }
2. 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 (属于整形家族)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,位段是不跨平台的,注重可移植的程序应该避免使用位段。
3. 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。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
枚举也就是一一列举。把可能的取值一一列举。比如我们现实生活中:一周的星期一到星期日是有限的7天可以一一列举。性别有:男、女也可以一一列举。月份有12个月,也可以一一列举三原色:红黄蓝也可以——列举
1. 枚举类型的定义
enum Day//星期 { Mon, Tues, Wed, Thur, Fri, Sat, Sun }; enum Sex//性别 { MALE, FEMALE, }; enum Color//颜色 { RED, GREEN, BLUE };
以上定义的 enum Day , enum Sex , 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 。这些可能取值都是有值的,默认从 0 开始,一次递增 1 ,当然在定义的时候也可以赋初值。比如:enum Color{RED = 1 ,GREEN = 2 ,BLUE = 4};
2. 枚举的优点
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,枚举有类型检查,更加严谨。3. 防止了命名污染(封装)4. 便于调试5. 使用方便,一次可以定义多个常量,比如我们要定义多个常量是,如果不用枚举类型,那就要写许多#define。
3. 枚举的使用
联合体(共用体)
1. 联合类型的定义
联合也是一种特殊的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(所以联合也叫共用体)。
2. 联合体的特点
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)。可以看出,这个联合体的占4个字节,也就是联合体中最大的int类型,但这两个的地址是完全一样的。
3. 联合体大小的计算
联合的大小至少是最大成员的大小。当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候,就要对齐到最大对齐数的整数倍。
结语:
这一篇虽然介绍了这些自定义类型,但是并没有介绍它们的用途,那么下一篇就要介绍他们的用途了,持续关注吧,哈哈哈哈。