什么是结构体?
结构体是一些值得集合,这些值称为成员变量。结构体的每个成员可以是不同类型的变量。
结构体是怎么声明的?举个例子:
struct tag //标签(结构体名称)
{
member - list; // 放任何内容
}variable-list; // 变量列表
这里要注意的是:在c环境中,member-list 不可以为空。
我们这里用结构体来描述一个学生:
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
结构体还可以不完全的声明,如下:
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}a[20],*p;
这里我们声明这两个结构体的时候省略了结构体标签(tag)。但是,不推荐这么做,应为结构体的标签可以快速让我们知道这个结构体是干什么用的,所以,在声明结构体的时候,一定要带上标签,而且标签的内容最好做到见名知意。
如果我们在上面代码的基础上加上这么一句代码:
p=&a;
这样是不行的,因为结构体中有很多种成员,每个成员的类型也不相同,所以结构体之间不能相互赋值。
编译器会把上面的声明当作完全不同的两个类型。
结构体的成员可以是很多类型,比如:标量,数组,指针,还可以是其他结构体
结构体成员的访问:
1.结构体变量访问成员
结构体变量的成员是通过点操作符(.)访问的。点操作符接受两个操作数。举个例子:
struct Stu
{
char name[20];
int age;
};
struct Stu s;
我们将上面的结构体实例化就是这样:
从图上可以看到,结构体s有成员 name 和 age;
我们可以这样来访问:
struct S s;
strcpy(s.name, "lihua"); //使用.访问name成员
s.age = 20; //使用.访问age成员
结构体访问指向变量的成员,有的时候我们得到的不是一个结构体的变量,而是指向一个结构体的指针。那我们该怎么访问?
如下:
struct S
{
char name[20];
int age;
}s;
void print(struct S* ps)
{
printf("name= %s age= %d\n", (*ps).name, (*ps).age);
printf("name= %s age=%d\n", ps->name, ps->age);
}
这时,我们可以用这两种方法来访问。
结构体的定义和初始化
结构体也是一种变量,那么就可以对其定义和初始化,具体怎么做呢?
struct Point
{
int x;
int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1
struct 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[20]; //名字
int age; //年龄
};
struct Stu s = { "lihua", 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
结构体的初始化和数组的初始化一样(不能整体赋值)
下来,是结构体的核心内容:如何计算结构体的大小(结构体的内存对齐问题):
首先先了解结构体的对齐规则:
1.第一个成员在与结构体变量偏移量为0处的地址。
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中默认为8,linux下默认为4)
3.结构体总大小为最大对齐数(每一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。
知道了规则,我们还要了解一下为啥会存在内存对齐
1.平台原因:
不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据结构;某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据,否则会抛出硬件异常。
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;而对齐的内存访问只需要一次访问。
总的来讲:结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
所以我们在设计结构体的时候,我们既要满足对齐,又得满足节省空间,如何能做到让占用空间小的成员尽量集中在一起。
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所占用空间的大小有区别。
结构体的传参问题
代码如下:
struct S
{
int date[1000];
int num;
};
struct S s = { { 1, 2, 3, 4, 5 }, 1000 };
//结构体的传参
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(&2); //传地址
return 0;
}
结构体的传参分为传结构体传参和传结构体地址传参。
但我们首选传结构体地址传参。因为在之前的函数栈帧时说过:
https://blog.csdn.net/lsfan0213/article/details/80280494
函数在调用的时候,参数是需要压栈的。
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:结构体传参要传结构体的地址。
位段:
位段的声明和结构体是类似的,有两个不同之处:
1.位段的成员必须是 int、unsigned int或signed int、char
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
举个例子:
struct A
{
int _a : 2; //只占2个比特位
int _b : 5;
int _c : 10;
int _d : 30;
};
位段是节省空间的,和结构体不同的是:
位段是用时间来换取空间。
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)或者是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。
枚举:
枚举——顾名思义就是一一列举。
把可能的取值一一列举。
举个简单的例子:
enum Day //星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Sat,
Sun
};
enum Sex //性别
{
MALE,
FEMALE,
SECRET
};
enum Color // 颜色
{
RED,
BLUE,
BLACK
};
上面所定义的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。我们也可以在定义的时候赋上初值:
enum Color
{
RED=1,
BLUE=2,
BLACK=3
};
枚举有什么优点:
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,更严谨。
3.防止封装的时候命名污染。
4.便于调试。
5.使用方便,一次可以定义多个常量。
联合:
联合也叫共用体。联合的定义也包含一系列的成员,特征是这些成员共用一块地址空间
比如:
//联合类型的声明
union Un
{
char c;
int i;
};
//联合变量的定义
union Un un;
//计算联合变量的大小
printf("%d\n", sizeof(un));
联合的特点:
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那个最大成员)
联合大小的计算:
1.联合大小至少是最大成员的大小。
2.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。
比如:
#include<stdio.h>
union Un1
{
char c[5];
int i;
};
union Un2
{
short c[7];
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(union Un1));
printf("%d\n", sizeof(union Un2));
system("pause");
return 0;
}