【C语言进阶】自定义类型：结构体，枚举，联合体

news2024/11/24 8:51:07

目录

1、结构体的声明

1.1 结构体基础知识

1.2 结构体的声明 

1.3 特殊的声明

1.4 结构体的自引用

1.5 结构体变量的定义和初始化

1.6 结构体内存对齐

​编辑1.7 修改默认对齐数

1.8 结构体传参

2. 位段  

2.1 什么是位段

2.2 位段的内存分配  

2.3 位段的跨平台问题

2.4 位段的应用 

3. 枚举  

3.1 枚举类型的定义

3.2 枚举的优点 

 3.3 枚举的使用

4. 联合体（共用体）

4.1 联合类型的定义

4.2 联合体的特点

4.3 联合体大小的计算

1、结构体的声明

1.1 结构体基础知识

结构是一些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量。

1.2 结构体的声明 

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	double score;
};//分号不能丢

1.3 特殊的声明

在声明结构体的时候，可以不完全的声明。

//匿名结构体类型
struct
{
	char name[20];
	char id[12];
}ss;

struct
{
	char name[20];
	char id[12];
}*ps;

上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签

//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &x;

struct
{
	char name[20];
	char id[12];
}ss;

struct
{
	char name[20];
	char id[12];
}*ps;
 
int main()
{
	ps = &ss;
	return 0;
}

警告：

编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型。
所以是非法的！

1.4 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呢？

struct Node
{
	int data;//数据域
	struct Node* next;//指针域
};
typedef struct
{
	int data;
	Node* next;
}Node;

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

1.5 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

//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

1.6 结构体内存对齐

我们已经掌握了结构体的基本使用了。
现在我们深入讨论一个问题：计算结构体的大小。
这也是一个特别热门的考点： 结构体内存对齐
先看一下下面的代码： 
#include <stdio.h>

struct S1
{
	char c1;//1
	int i;//4
	char c2;//1
};

int main()
{
	struct S1 s;
	printf("%d\n", sizeof(s));
	return 0;
}

 运行结果：

对这个结果是不是感到很疑惑，结果不应该是（1+4+1=6）嘛，为什么答案是12？

要想搞清楚怎么计算结构体大小的，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（Linux系统下是其本身大小）
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。

那么为什么存在内存对齐呢?

大部分的参考资料都是如是说的：

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：

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 所占空间的大小有了一些区别。

 现在回过头再来分析分析之前的代码：

当然了，以上的偏移量只是学习到的理论依据，那该怎么验证呢？

offsetof - 宏
计算结构体成员相对于起始位置的偏移量的

 我们先来看看offsetof是怎么用的：

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>

struct S1
{
	char c1;//1
	int i;//4
	char c2;//1
};

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct S1));
	printf("%u\n", offsetof(struct S1, c1));
	printf("%u\n", offsetof(struct S1, i));
	printf("%u\n", offsetof(struct S1, c2));
	return 0;
}

运行结果：

1.7 修改默认对齐数

 之前我们见过了 #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。

#include <stdio.h>

#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S1
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认

#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S2
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
int main()
{
	//输出的结果是什么？
	printf("%d\n", sizeof(struct S1));
	printf("%d\n", sizeof(struct S2));
	return 0;
}

运行结果：

对齐数是8的，我们上面已经演示过了，下面演示一下对齐数是1的：

得出结论： 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

1.8 结构体传参 

#include <stdio.h>

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);
}

//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;
}
上面的 print1 和 print2 函数哪个好些？
答案是：首选 print2 函数。
原因：
1.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。（在《函数栈帧的创建与销毁》里面提及过， http://t.csdn.cn/UYeTd ）
2.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。

2. 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 ， signed int 或char 。
2. 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。 
struct A
{
	int _a : 2;//_a这个成员只占2个bit位
	int _b : 5;//_b这个成员只占5个bit位
	int _c : 10;
	int _d : 30;
};

 A就是一个位段类型。

那位段 A 的大小是多少？ 
printf("%d\n", sizeof(struct A));

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;
};
int main()
{
	struct S s = { 0 };
	s.a = 10;
	s.b = 12;
	s.c = 3;
	s.d = 4;
	//空间是如何开辟的？
}

我们假设在VS上空间是这样开辟的： 位段中的成员在内存中是从右向左分配的，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，是舍弃剩余的位置，重新开辟一个新的。

 我们来验证一下：

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： 跟结构体相比，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。

2.4 位段的应用 

3. 枚举  

枚举顾名思义就是一一列举。
把可能的取值一一列举。

3.1 枚举类型的定义

enum Day//星期
{
	Mon,
	Tues,
	Wed,
	Thur,
	Fri,
	Sat,
	Sun
};

enum Sex//性别
{
	MALE,
	FEMALE,
	SECRET
};

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。 
enum Color//颜色
{
	RED = 1,
	GREEN = 2,
	BLUE = 4
};

int main()
{
	printf("%d\n", RED);
	printf("%d\n", GREEN);
	printf("%d\n", BLUE);
}

3.2 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

关于第二点，下面给出程序编译的过程，并且解释枚举相对于#define的优点：

 3.3 枚举的使用

enum Color//颜色
{
	RED = 1,
	GREEN = 2,
	BLUE = 4
};
int main()
{
	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
}

4. 联合体（共用体）

4.1 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）。 
//联合类型的声明
union Un
{
	char c;
	int i;
};

//联合变量的定义
union Un un;

//计算连个变量的大小
printf("%d\n", sizeof(un));

4.2 联合体的特点

联合体的成员是共用同一块内存空间的，这样一个联合体变量的大小，至少是最大成员的大小（因为联合体至少得有能力保存最大的那个成员）。 
union Un
{
	int i;
	char c;
};
int main()
{
	union Un un;
	// 下面输出的结果是一样的吗？
	printf("%d\n", &(un.i));
	printf("%d\n", &(un.c));
	return 0;
}
//一样

union Un
{
	int i;
	char c;
};
int main()
{
	union Un un;
	//下面输出的结果是什么？
	un.i = 0x11223344;
	un.c = 0x55;
	printf("%x\n", un.i);//11223355
	return 0;
}

调试过程：

由联合体的特点，我们可以改进之前的判断当前计算机的大小端存储：

int check_sys()
{
	union Un
	{
		char c;
		int i;
	}u;
	u.i = 1;

	return u.c;
}

int main()
{
	if (1 == check_sys())
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

4.3 联合体大小的计算

  • 联合体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。
union Un1
{
	char c[5];
	int i;
};

union Un2
{
	short c[7];
	int i;
};

int main()
{
	//下面输出的结果是什么？
	printf("%d\n", sizeof(union Un1)); //8
	printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16
}

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/141991.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

【owt-server】代码结构及新增一个agent

【owt-server】代码结构及新增一个agent

owt server 官方 5.0 仓库：代码结构 manage console manage api portal sip portal 与agent 并列 agent又有很多种类。 启动脚本 启动一个新的agent 比如streaming-agent streaming-agent )cd ${OWT_HOME}/s
阅读更多...
分布式id

分布式id

分布式id一 什么是分布式系统唯一ID二 分布式系统唯一ID的特点三 分布式系统唯一ID的实现方案3.1 基于UUID3.2 基于数据库自增id3.3 基于数据库集群模式3.4 基于Redis模式3.5 基于雪花算法&#xff08;Snowflake&#xff09;模式3.6 百度&#xff08;uid-generator&#xff09;…
阅读更多...
Python爬虫数据到sqlite实例

Python爬虫数据到sqlite实例

参考链接:https://blog.csdn.net/qq_45775027/article/details/115319253最近需要使用到爬虫数据库&#xff0c;原文中作者有些没补齐&#xff0c;略作修改之后跑通了。主要修改&#xff1a;1.调整了数据获取的正则表达式&#xff1b;2. 改了一下数据库的table名和定义名字&…
阅读更多...
基于Java+SpringBoot+vue+element实现前后端分离牙科诊所管理系统详细设计

基于Java+SpringBoot+vue+element实现前后端分离牙科诊所管理系统详细设计

基于JavaSpringBootvueelement实现前后端分离牙科诊所管理系统详细设计 博主介绍&#xff1a;5年java开发经验&#xff0c;专注Java开发、定制、远程、文档编写指导等,csdn特邀作者、专注于Java技术领域 作者主页 超级帅帅吴 欢迎点赞 收藏 ⭐留言 文末获取源码联系方式 文章目…
阅读更多...
【Linux】虚拟地址空间 --- 虚拟地址、空间布局、内存描述符、写时拷贝、页表…

【Linux】虚拟地址空间 --- 虚拟地址、空间布局、内存描述符、写时拷贝、页表…

该吃吃&#xff0c;该喝喝&#xff0c;遇事儿别往心上隔&#x1f60e; 文章目录一、虚拟地址空间1.虚拟地址的引出&#xff08;看不到物理地址&#xff0c;只能看看虚拟地址喽&#xff09;2.虚拟地址空间布局&#xff08;五个段&#xff09;3.感性理解一下虚拟地址空间&#xf…
阅读更多...
【C++修炼之路】C++入门（上）

【C++修炼之路】C++入门（上）

&#x1f451;作者主页&#xff1a;进击的安度因 &#x1f3e0;学习社区&#xff1a;进击的安度因&#xff08;个人社区&#xff09; &#x1f4d6;专栏链接&#xff1a;C修炼之路 文章目录一、前言二、第一个 C 程序三、C 关键字(C98)四、命名空间1、命名空间的定义2、命名空间…
阅读更多...
C++ Prime课后习题第一章编程

C++ Prime课后习题第一章编程

编程一个C程序&#xff0c;它显示您的姓名和地址。#include <iostream>int stonetolb(int); int main() {using namespace std;cout << "zzz ";cout << "闵行"<<endl;return 0; }编写一个程序&#xff0c;要求用户输入一个以long…
阅读更多...
3台机器配置hadoop集群_Hadoop+Hbase 分布式集群架构

3台机器配置hadoop集群_Hadoop+Hbase 分布式集群架构

安装搭建Hadoop1、 配置说明本次集群搭建共三台机器&#xff0c;具体说明下&#xff1a;主机名IP说明nn01192.168.1.51DataNode、NodeManager、ResourceManager、NameNodedn01192.168.1.52DataNode、NodeManager、SecondaryNameNodedn02192.168.1.53DataNode、NodeManager2 、安…
阅读更多...
基于浏览器的 PDF 编辑器:RAD PDF for ASP.NET

基于浏览器的 PDF 编辑器:RAD PDF for ASP.NET

版本 3.34 改进的 PDF 收藏/投资组合支持和服务器 API 改进 Ω578867473功能更新 为更基本的 PDF 文件损坏/语法错误添加了更正添加了 PdfButtonField.NamedAction 属性添加了 PdfButtonField.IsNamedAction 属性添加 PdfButtonField() 构造函数 - PdfButtonFields 可以由服…
阅读更多...
unity-常用组件实操案例

unity-常用组件实操案例

文章目录transform摄像机cameraskybox相机权重&#xff08;depth&#xff09;Audio sourcevideo playertransform 不但控制着组件的旋转、位置、缩放并且还控制着组件间的父子关系 using System; using System.Collections; using System.Collections.Generic; using UnityEn…
阅读更多...
不锈钢企业如何利用APS排程软件提升管理效益？

不锈钢企业如何利用APS排程软件提升管理效益？

保温杯一般是由陶瓷或不锈钢加上真空层做成的盛水容器&#xff0c;顶部有盖&#xff0c;密封严实&#xff0c;真空绝热层能使装在内部的水等液体延缓散热&#xff0c;以达到保温的目的。保温杯从保温瓶发展而来的&#xff0c;保温原理与保温瓶一样&#xff0c;只是人们为了方便…
阅读更多...
Collection

Collection

面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式&#xff0c;所以为了方便对多个对象的操作&#xff0c;就对对象进行存储&#xff0c;集合就是存储对象最常用的一种方式 数组和集合的不同&#xff1a; 数组长度是固定的&#xff1b;集合长度是可变的。 数组中可以存储基本数据类…
阅读更多...
C#在控制台中打印进度条【同步和异步】

C#在控制台中打印进度条【同步和异步】

使用控制台打印进度条的简单方法。 有现成的IProgress接口进行操作&#xff1a; 实例&#xff1a; var prog new Progress<double>((theV > {Console.WriteLine($"Now the Progress&#xff1a;" COUNT / 10.0 * 100 "%" new string(#, COUN…
阅读更多...
社科院与杜兰大学金融管理硕士---授人以鱼不如授人以渔，培养全新金融人才

社科院与杜兰大学金融管理硕士---授人以鱼不如授人以渔，培养全新金融人才

古人云&#xff1a;“授人以鱼&#xff0c;三餐之需&#xff1b;授人以渔&#xff0c;终身之用”。都说职场入战场&#xff0c;一入职场就如履薄冰。走的每一步可能都影响着自己的职业生涯。在职场无烟的战争中&#xff0c;会慢慢发现差距一点点的被拉开了。金融是现代经济的血…
阅读更多...
开发工具（二）基于Source Insight与Samba共享在windows中开发Linux工程

开发工具（二）基于Source Insight与Samba共享在windows中开发Linux工程

layout: post title: 开发工具&#xff08;二&#xff09;基于Source Insight与Samba共享在windows中开发Linux工程 description: 开发工具&#xff08;二&#xff09;基于Source Insight与Samba共享在windows中开发Linux工程 tag: 开发工具 文章目录资源共享流程说明Source In…
阅读更多...
2023，让RFID固定资产管理系统助力企业降本增效

2023，让RFID固定资产管理系统助力企业降本增效

随着企业规模的不断扩大&#xff0c;企业的固定资产管理成为一个关键的问题。因为面临这不断增多的员工、固定资产种类和固定资产数量&#xff0c;企业管理者开始慢慢重视固定资产的管理&#xff0c;纷纷采取不同的方法加强对固定资产的管理。由于管理方法的不同&#xff0c;其…
阅读更多...
C++ 智能指针 : auto_ptr 、unique_ptr、 shared_ptr、 weak_ptr

C++ 智能指针 : auto_ptr 、unique_ptr、 shared_ptr、 weak_ptr

1、智能指针设计初衷&#xff1a; 智能指针实际是类&#xff0c;超过类的作用域后&#xff0c;析构函数会自动回收资源&#xff0c;为程序员管理申请的堆内存&#xff0c;避免内存泄漏 2、C 智能指针种类&#xff1a; auto_ptr &#xff08;C98 的⽅案&#xff0c;C11 已抛…
阅读更多...
5G NR标准: 第17章 LTE/NR互通和共存

5G NR标准: 第17章 LTE/NR互通和共存

第17章　LTE/NR互通和共存 新一代移动通信技术的初始部署通常发生在交通密度高、对新服务能力要求高的地区。 然后是逐渐的进一步扩建&#xff0c;根据运营商的策略&#xff0c;扩建的速度或快或慢。 在随后的逐步部署过程中&#xff0c;新技术和传统技术的混合将提供对运营商…
阅读更多...
实习------SpringBoot 框架

实习------SpringBoot 框架

Spring Boot 是什么 (了解)Spring Boot 是 Spring 开源组织下的子项目&#xff0c;其设计目的是专注于Spring应用的开发&#xff0c;开发人员可以把更多的精力放在业务代码上&#xff0c;而无需过多关注XML的配置&#xff0c;从而简化Spring应用开发&#xff0c;提高开发效率Sp…
阅读更多...
【Linux网络管理】之ip、nmcli

【Linux网络管理】之ip、nmcli

文章目录一、验证网络配置1. ip link命令将列出系统上可用的所有网络接口2. ip命令查看设备和地址信息3. ip命令显示性能统计信息4. ip命令以及route选项来显示路由信息5. 添加-6选项可显示IPv6路由器二、查看联网信息1.nmcli dev status命令可显示所有网络设备的状态2.nmcli c…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023