内置类型-c语言自己的数据类型
- char
- long
- short
- int
- float
- double
复杂对象,复杂类型,
自定义类型: 结构体,枚举,联合体
结构体
- 结构体类型的声明
- 结构体的自引用
- 结构体变量的定义和初始化
- 结构体内存对齐
- 结构体传参
- 结构体实现位段(位段的填充&可移植性)
枚举
- 枚举类型的定义
- 枚举的优点
- 枚举的使用
联合
- 联合类型的定义
- 联合的特点
- 联合大小的计算
结构体
结构体的声明
结构的基础知识:结构是一些值的集合,这些值称位成员变量,结构的每个成员可以是不同类型变量
结构的声明
struct tag
{
member-list; //成员列表
}; variable - list; //变量列表
声明一个结构体类型
声明一个学生类型,是想过学生类型来创建学生变量(对象)
描述学生:属性+名字+电话+性别+年龄
声明了一个结构体类型,里面的东西叫做结构体变量
struct stu //struct结构体关键字 str结构体标签 结构体类型struct stu
{
char name[20];//姓名
char tele[12];//电话
char sex[10]; //性别
int age; //年龄
}s3,s4,s5;
//s3 s4 s5都是用struct stu的类型创建了全局变量可以创建一个或者多个变量
//这里的s3,s4,s5都是局部变量
struct stu s3;//这的s3也是全局变量
int main()
{
//创建结构体变量 s1和s2都是局部变量
struct stu s1;
struct stu s2;
return 0;
}
结构体自引用
在结构体中包含一个类型为该结构本身的成员
结构体自引用正确方式
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
结构体变量的定义和初始化
有了结构体类型,那如何定义变量,其实很简单
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
struct T
{
double weight;
short age;
};
struct S
{
char c;
struct T st;
int a;
double d;
char arr[20];
};
int main()
{
struct S s = {
'c', {
55.6,30},100,3.14,"helloworld" };
printf("%c %d %lf %s\n", s.c, s.a, s.d, s.arr);
printf("%lf\n", s.st.weight);
printf("%d\n", s.st.age);
return 0;
}
结构体内存对齐
结构体内存大小计算规则
首先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中对齐数默认的值是8其他编译器,各自不一样
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
实例
struct S1
{
char c1;
int a;
char c2;
};
struct S2
{
char c3;
char c4;
int a2;
};
int main()
{
struct S1 s1 = {
0 };
printf("%d\n", sizeof(s1));// 12
struct S2 s2 = {
0 };
printf("%d\n", sizeof(s2));//8
return 0;
}
计算下面结果
struct s3
{
double d;
char c;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct s3));//16
return 0;
}
结构体嵌套问题计算大小结果
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
int main()
{
struct S4 s4 = {
0 };
printf("%d\n", sizeof(s4));//32
return 0;
}
为什么存在内存对齐呢?
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类型的成员一摸一样,但是s1和s2所占空间的大小有了一些区别s2比s1更省空间
修改默认对齐数 #pragma pack()
struct S
{
char c1;//1
double d;//8
//默认对齐数是8
};
int main()
{
struct S s;
printf("%d\n", sizeof(s));//这里结果是16
return 0;
}
但是将对齐数修改之后呢
设置默认对齐数为4
#pragma pack(4)
struct S
{
char c1;
double d;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数
int main()
{
struct S s;
printf("%d\n", sizeof(s));//这里的结果就变成了12
return 0;
}
设置默认对齐数为1
#pragma pack(1)
struct S
{
char c1;
double d;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数
int main()
{
struct S s;
printf("%d\n", sizeof(s));//这里的结果就变成了9
return 0;
}
结论:结构在对齐方式不合适的时候,我们可以自己更改m默认对齐数
一般修改都是2的次方数
offsetof判断移动多少位数
/*
参数 size_t offsetof(structName,memberName);
structName --结构体名
memberName --结构体成员名
*/
offsetof的用法
#include<stddef.h>
struct S
{
char c;
int i;
double d;
};
int main()
{
//offsetof();
printf("%d\n", offsetof(struct S, c));//0
printf("%d\n", offsetof(struct S, i));//4
printf("%d\n", offsetof(struct S, d));//8
}
结构体传参
struct S
{
int a;
char c;
double d;
};
void Init(struct S* tmp)
{
tmp->a = 100;
tmp->c = 'w';
tmp->d = 3.1415;
}
Print2(const struct S* tmp)//传址打印
{
printf("%d %c %lf\n", tmp->a, tmp->c, tmp->d);
}
Print1(struct S tmp)//传值打印
{
printf("%d %c %lf\n", tmp.a, tmp.c, tmp.d);
}
int main()
{
struct S s = {
0 };
Init(&s);
Print2(&s);//传地址打印
Print1(s); //传值打印
return 0;
}
结论
上面的print1和print2函数那个好些
答案是:首选print2函数,原因
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,参数压栈的系统开销比较大
所以会导致性能的下降
结论是:结构体传参的时候,要传结构体的地址
位段
位段的声明和结构是类似的,有两个不同:
- 位段的成员必须是int, unsigned int 或signed int char
- 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字
struct S
{
int a : 2; //2是比特位
int b : 5; //5是比特位
int c : 10; //10是比特位
int d : 30; //30是比特位
/*
一个字节32个比特位,前面已经占了17个d放不下了
所以会再申请4个字节。一共是8个字节
*/
};
int main()
{
struct S s = {
0 };
printf("%d\n", sizeof(s));//8
return 0;
}
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(属于整型家族)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
下面是一个实例
这里由右向左进行开辟空间
struct S
{
char a : 3;
char b : 4;
char c : 5;
char d : 4;
//这里一共占了3个字节
};
int main()
{
struct S s = {
0 };
s.a = 10;
s.b = 20;
s.c = 3;
s.d = 4;
return 0;
}
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32,27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,但是有跨平台问题存在
枚举
枚举顾名思义就是一一列举
把可能的取值一一列举
比如生活中:
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。保密,也可以一一列举
月份有12个月,也可以一一列举
这样就可以使用枚举了
枚举类型的定义
Day就是枚举类型
enum Day//星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
sun
};
Sex就是枚举类型
enum Sex//性别
{
//枚举的可能取值默认从0开始往下递增
MALE,//0
FEMALE,//1
SECRET//2
};
enum Color
{
RED,//0
GREEN,//1
BLUE//2
};
int main()
{
//enum Sex s = MALE;
//enum Color c = RED;
printf("%d %d %d\n", RED, GREEN, BLUE);// 0 1 2
return 0;
}
枚举的优点
为什么使用枚举
我们可以使用#define定义常量,为什么非要使用枚举?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
C语言程序运行过程
c语言源代码—预编译----编译----链接-----可执行程序
枚举的使用
enum Color//颜色
{
RED = 1,
GREEN = 2,
BLUE = 4
};
enum Color clr = GREEN;//只能拿枚举常量给枚举变量赋值,才不会出现类型的差异
clr = 5; //ok
枚举的计算
enum Sex
{
MALE,
FEMALE,
SECRET
};
int main()
{
enum Sex s = MALE;//male就是0,也就是整型,整型变量大小就是4个字节
printf("%d\n", sizeof(s));//4
}
联合(共用体)
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括一系列的成员,特征是这些成员公用同一块空间(所以联合也叫共用体),比如
union un
{
char c;//1
int i;//4
//它们这些成员共用一块空间,所以叫共用体
};
int main()
{
union un u;
printf("%d\n", sizeof(u));//这的结果是4
printf("%p\n",&u); //0093F7B4
printf("%p\n",&(u.c));//0093F7B4
printf("%p\n",&(u.i));//0093F7B4
return 0;
}
联合的特点
联合的成员是共用一块内存空间的,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)
union Un
{
int i;
char c;
};
union Un un;//这里最少也应该是4个字节的空间
//下面输出的结果是一样的
int main()
{
union Un un;
printf("%d\n", &(un.c));//8519372
printf("%d\n", &(un.i));//8519372
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%x\n", un.i);//11223355
return 0;
}
判断大小端的问题
用共用体判断大小端问题
int Pdxd()
{
union MyUnion
{
char a;
int i;
}u;
u.i = 1;
return u.a;
}
int main()
{
int ret = Pdxd();
if (ret == 1)
{
printf("小端字节序存储模式\n");
}
else
{
printf("大端字节序存储模式\n");
}
return 0;
}
联合大小的计算
1.联合的大小至少是最大成员的大小
2.当最大成员的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
union Un
{
int a;//4个字节
char arr[5];//5个字节
int a 默认对齐数是8 自己本身是4 ,所以对齐数就是4
char arr[5] 默认对齐数是8 自己本身char对齐数是1,所以对齐数就是1
所以最大对其数就是4
最大成员大小是5,它不是最大对齐数的整数倍,所以大小就是8 8是4的倍数
};
int main()
{
union Un u;
printf("%d\n", sizeof(u));
return 0;
}
结论:结构体存在对齐 位段不存在对齐,枚举也没有对齐大小都是4个字节,联合体存在对齐