C语言进阶整理 自定义类型：结构体 位段

C语言进阶整理 自定义类型：结构体 位段

正片开始

一、结构体

结构是一些值得集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型。

数组是一组相同类型的元素集合

1.1 结构体的基本声明

struct tag
{
    
    
    //成员变量；
};//分号别丢

例如

struct book
{
    
    
    char name[20];
    int price;
    char id[12];
}b4,b5,b6;//是全局变量，也是结构体类型变量，相当于inta中的a

int main()
{
    
    
    struct book b1={
    
    0};//也可以这么设变量
}

1.2 结构体的特殊声明

在声明结构的时候，可以不完全声明。

//匿名结构体类型 无结构体标签
struct
{
    
    
    int a;
    char b;
    float c;
}x;
struct
{
    
    
    int a;
    char b;
    float c;
}* p;
//这个问题合法吗？
p=&x;
//答案是不合法，因为编译器会当做两个类型，会出警告

1.3 结构体的自引用

在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以？

struct Node//Node 为节点，数据结构
{
    
    
    int data;//4
    struct Node next;//4+
};

答案是不可以，因为在struct Node类型中int为4个字节，而结构体struct Node nest中会反复出现在4+和反复调用自己，无限套娃，出现死递归。

解决办法：

//应该加上指针，找到下一个对应的地址
struct Node
{
    
    
    int data;
    struct Node* next;
};

注意：

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typedef-- - 类型重定义

typedef struct
{
    
    
   int data;
   Node* next;
}Node;
//这样写代码，可行否？

答案是不行，想用Node指针定义next这个成员必须先定义Node，存在先后顺序

解决方法：

typedef struct Node
{
    
    
   int data;
   struct Node* next;
}Node;

1.4 结构体内存对齐

现在深入讨论一下计算结构体的大小，这节特别重要！！！

struct s1
{
    
    
    double d;
    char c;
    int i;
};
printf("%d",sizeof(struct s1));

很多人觉得double 8字节，char1个字节，int4个字节，所以内存大小为13，其实大错特错，现在就来掌握下结构体的对齐规则。

下面看看编译器：

答案正确，确实是16.

嵌套情况尼？

struct s1
{
    
    
    double d;
    char c;
    int i;
};
printf("%d\n",sizeof(struct s1));

struct s2
{
    
    
    char c1;
    struct s1 s;
    double d;
};
printf("%d\n",sizeof(struct s2));

看看编译器：

答案正确，确实是32.

为什么存在内存对齐？

大部分参考资料都是这样说的

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：

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：

//例如：
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

1.5 修改默认对齐数

一般vs默认对齐数是8，那我们可以改变对齐数吗？

#pragma 这个预处理指令,可以改变我们的默认对齐数。

#pragma pack(4)//设置默认对齐数4
、、、、、、、、
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原默认

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。

offsetof

这个是一个宏，返回的是： 结构体成员 在内存中的偏移量。

1.6 结构体传参

结构体有两种传参的方式：1.值传参 2、地址传参

哪一种比较好尼？还是看例子吧

结论：
结构体传参的时候，要传结构体的地址。

二、位段

2.1什么是位段

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 ，（char）整型家族
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

A就是一个位段类型。
那位段A的大小是多少？

struct A
{
    
    
	
	int _a : 2;//_a 成员占2个bit位
	int _b : 5;//_b 成员占5个bit位
	int _c : 10;//_c 成员占10个bit位
	int _d : 30;//_b 成员占30个bit位
};

2.2 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。

   //一个例子
   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;
   //空间是如何开辟的？
   

   

2.3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。
   总结：
   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。