自定义类型结构体(下)

news2024/11/28 15:43:28

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 print1(struct S s)
{
	printf("%d\n", s.num);
}
int main()
{
	print1(s); //传结构体
	return 0;
}

struct S
{
	int data[1000];
	int num;
};
//结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{
	printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{
	print2(&s); //传地址
	return 0;
}

上面的 print1 和 print2 函数哪个好些？
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

结构体实现位段

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 ，在C99中位段成员的类型也可以选择其他类型

2: 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字

比如:

struct A
{
	int _a : 2;//_a占用2个比特位的空间
	int _b : 5;//_b占用5个比特位的空间
	int _c : 10;//_c占用10个比特位的空间
	int _d : 30;//_d占用30个比特位的空间
};

A就是一个位段类型。
对_a来说既然是占用了2个比特位的空间,那么a的取值范围我们也是可以确定的,用二进制来表示就是00 01 10 11,也就是说a只能是0 1 2 3这四种情况

但如果我们没有用位段的方式来表示int _a的话,那么_a就会占32个比特位,这样所占内存就比较大了,如果我们知道结构体的某一些成员实际上用不了32个比特位的话,我们就可以用位段的方式来表示那个成员

我们来看一下下面的代码

struct A
{
	int _a : 2;//_a占用2个比特位的空间
	int _b : 5;//_b占用5个比特位的空间
	int _c : 10;//_c占用10个比特位的空间
	int _d : 30;//_d占用30个比特位的空间
};
struct B
{
	int _a ;
	int _b ;
	int _c ;
	int _d ; 
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct A));
printf("%d\n", sizeof(struct B)); 
}

在这里插入图片描述
通过位段我们就大大的缩小了结构体所占内存,所以位段在使用时一定要知道每个成员最大所需要占用的多少个比特位

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 等类型

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(就是如果是int类型,每次申请开辟就是4个字节4个字节的开辟,而如果是char类型,每次申请开辟就是1个字节1个字节的开辟)

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

我们还是之前的例子

struct A
{
	int _a : 2;//_a占用2个比特位的空间
	int _b : 5;//_b占用5个比特位的空间
	int _c : 10;//_c占用10个比特位的空间
	int _d : 30;//_d占用30个比特位的空间
};
struct B
{
	int _a ;
	int _b ;
	int _c ;
	int _d ; 
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct A));
printf("%d\n", sizeof(struct B)); 
}

int 大小为4个字节也就是32个比特位,因为我们已知a只占两个比特位,但是a应该是存储在哪两个比特位,这其实是不确定的
在这里插入图片描述

并且对于int b int c…在存储时是否会占用之前的32个比特位呢?
其实也是不确定的
在这里插入图片描述
因为不同的编译器具体的操作是不确定的,但是我们可以针对某一个编译器来研究一下
我们举个例子:

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;

在这里插入图片描述
我们可以看到struct S所占大小为3个字节,我们来分析一下

因为char类型是占一个字节也就是8个比特位,所以在给a开辟内存的时候会先开辟8个比特位给a

但由于a只占用3个比特位(这里需要注意因为a的2进制表示是1010,注意我们规定a只占3个比特位,所以我们需要丢失数据),因此a存入的只是010

而在VS中我们是可以用到a空出来没用的其余5个比特位,因为b只占4个比特位,我们就可以将b较完整的存入

而剩下的一个比特位c是否会用到呢?
我们假设c需要用到
在这里插入图片描述

这样的话结果就如图,红色的是c所占的内存,显然这样的话结果应该是2个字节,这与之前运行结果是不同的,因此a和b剩下的一个比特位c是没有用到的

如果c没有用到的话那么真实情况应该是这样的
在这里插入图片描述

c用剩下的3个比特位也不够d去用和之前的情况是一样的,所以d会重新开辟一个空间,这样的话内存大小就是3个字节

我们用16进制来表示
在这里插入图片描述

我们通过调试得出结果如图
在这里插入图片描述
结果确实也是这样

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)(即早期整形的大小是2个字节=16个比特位)，32位机器最大32(整形的大小是4个字节=32个比特位)，写成27，在16位机器会出问题,所以我们位段中设置的大小是不能超过成员自身最大的位的(即int类型如果是32个比特位,我们就不能设置成33个比特位)。

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，并且可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在

位段的应用

下图是网络协议中，IP数据报的格式，我们可以看到其中很多的属性只需要几个bit位就能描述，这里使用位段，能够实现想要的效果，也节省了空间，这样网络传输的数据报大小也会较小⼀些，对网络的畅通是有帮助的
在这里插入图片描述

位段使用的注意事项**

位段的几个成员共用同一个字节，这样有些成员的起始位置并不是某个字节的起始位置,那么这些位置处是没有地址的。

内存中每个字节分配一个地址，一个字节内部的bit位是没有地址的。

所以不能对位段的成员使用&操作符，这样就不能使用scanf直接给位段的成员输入值，只能是先输入放在一个变量中，然后赋值给位段的成员

struct A
{
	int _a : 2;
	int _b : 5;
	int _c : 10;
	int _d : 30;
};
int main()
{
	struct A sa = { 0 };
	scanf("%d", &sa._b);//这是错误的
	//正确的⽰范
	int b = 0;
	scanf("%d", &b);
	sa._b = b;
	return 0;
}