文章目录
- 结构体
- 结构体类型的声明
- 特殊的声明
- 结构的自引用
- 结构体变量的定义和初始化
- 结构体`内存对齐`
- 为什么要内存对齐
- 结构体传参
- 结构体实现位段（位段的填充&可移植性）
- 位段
- 位段的内存分配
- 空间如何开辟
- 位段的跨平台问题
- 位段的应用
- 枚举
- 枚举类型的定义
- 枚举的`优点`
- 枚举的使用
- 联合体
- 联合类型的定义
- 联合的特点
- 联合大小的计算
c中有内置类型，也有自定义类型
自定义类型有：结构体 联合体 枚举
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。
就像之前学过的数组一样：一组相同类型元素的集合
结构体
结构体类型的声明
struct是关键字
比如描述一个学生的信息
只是创建了结构体类型
分号不能丢
struct Stu//Stu结构体名字
{
char name[20];//结构体成员
}s1,s2;//s1，s2是全局变量
全局还是局部取决于是在主函数之内还是之外
特殊的声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
匿名结构体类型
struct
{
char name[20];//结构体成员
}s1,s2
只能使用一次
//匿名结构体类型
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}a[20], *p;
//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &x
会报警告，因为会认为两个结构体空间不一样
非法
结构的自引用
结构体不能包含同结构体类型
能包括同结构体类型指针
比如设置链表的节点
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
链表就是用指针像链条一样把数据穿起来
数据结构会学
//代码3
typedef struct
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
//这样写代码，可行否？
typedef需要结构体存在才能重新定义
而Node还没创建，就已经用上了
先有鸡还是先有蛋的问题~
//`解决方案`：
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
这时候Node=struct Node
结构体变量的定义和初始化
像上面的s1 s2 Node就是定义的变量
声明类型的同时定义变量
struct Stu p2; //定义结构体变量p2
初始化
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
打印
.操作符直接访问
->间接访问
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#if 0
struct Stu
{
//结构体成员
char name[18];
int age;
double score;
};
void set_stu(struct Stu* ps)//结构体指针变量
{
strcpy(ps->name, "chenyanan");//ps->name和（*ps）.name是一样的
ps->age = 18;
ps->score = 100.0;
}
void print_stu(struct Stu s)
{
printf("%s %d %lf\n", s.name, s.age, s.score);//.操作符 结构对象.成员
}
int main()
{
struct Stu s = { 0 };//类型+变量名即s是结构体的对象
set_stu(&s);//形参和实参的形式不同，如果（s），实参未改变，应传递地址
print_stu(s);
return 0;
}
结构体内存对齐
计算偏移量
头文件include<stddef.h>
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
struct S2
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
int main()
{
printf("%d\n", offsetof(struct S2, c1));//0
printf("%d\n", offsetof(struct S2, s3));//8
printf("%d\n", offsetof(struct S2, d));//24
printf("%d\n", sizeof(struct S2));//32
}
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。
最大对齐数是8
为什么要内存对齐
- 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。
提高效率
静态区栈区也是同样的储存规则
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
默认最大对齐数可以修改
#pragma pack(对齐数)
但不要乱改
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);
}
//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;
}
首选print2
传值调用会压栈，开辟一个大空间接收数据
效率低，性能下降
传址空间小，地址4/8个字节
传结构体的地址
结构体实现位段（位段的填充&可移植性）
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 。
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分配2个bite
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
};
位段用来节省空间
位段的内存分配
- 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- 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。
struct A
{
int _a:2;//_a分配2个byte
int _b:5;
int _c:10;
//15
//开辟四个字节32个byte
int _d:30;
};
47byte
int 4个字节 32byte
不够用再拿四个字节
会用完剩下的15个byte还是用新开辟的byte？
一个例子
struct S
{
char a:3;char 8个byte剩下5
char b:4;剩1
char c:5;
开辟一个字节，是会把1byte用掉在用新开辟的byte呢？
还是会浪费掉呢？若浪费打印的是3个字节，没浪费打印2个字节
char d:4;
};
int main()
{
printf("%d\n",sizeof(struct S)):
return 0;
}
不够字节后，接下来用的是
新开辟的空间
空间如何开辟
大小端是超过一个字节，内存存放顺序的问题
这是在VS2022中的
位段的跨平台问题
总结
跟结构体相比，位段能达到同种效果，且能节省空间，但有跨平台问题，解决就是要能针对不同平台写不同的代码
位段的应用
在网络里传输数据的时候运用
基于网络协议写出来的网络编程是可以通信的
ip协议
枚举
枚举类型的定义
通过关键字enum来定义
基本语法
enum 枚举名{
成员1=值1;
成员2=值2;
...
成员n=值n;
};
枚举成员可以是任意标识符
但值必须是整数
作用域在定义的文件内
若想要在其他文件内使用需要包含枚举的头文件
没有指定值，那默认第一个枚举成员的值为0
这里的enum没有存储到内存中，相当于是模板图纸，使用了才会有内存的空间分配
枚举的优点
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：
- 增加代码的可读性和可维护性
- 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。
宏在预处理阶段就把值进行了替换，在可执行文件中看到的也是替换之后的值，不便于观察- 便于调试
- 使用方便，一次可以定义多个常量
枚举的使用
enum Color
{
red=1;
green=3;
orange=6;
};
int main()
{
//使用枚举类型变量
enum Color color;
//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。
color=red;
//不能color=1;
}
常用在需要
设置特定顺序的常量值时，比如星期，月份，方向等
联合体
联合类型的定义
包含一系列的成员，共用同一块内存空间->共用体
联合的特点
地址相同
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
union Un
{
char a;
int i;
}u;
int main()
{
printf("%zd\n", sizeof(u));
printf("%p\n", &u);
printf("%p\n", &(u.i));
printf("%p\n", &(u.a));
return 0;
}
在同一块内存中存储不同类型
不能同时用，改变一个也会改变另一个
联合大小的计算
联合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;
};
//下面输出的结果是什么？
printf("%d\n", sizeof(union Un1));8
printf("%d\n", sizeof(union Un2));16
