结构体讲解

news2024/11/13 14:48:57

目录

一.结构体类型的声明

(1)结构体的声明 

(2)结构体的创建和初始化

(3)匿名结构体

(4)结构体的自引用

二.结构体内存对齐

(1)对齐规则 

(2)为什么存在内存对齐?

(3)结构体传参

三.结构体实现位段 

(1)什么是位段 

(2)位段的内存分配 

(3)位段的跨平台问题 


一.结构体类型的声明

(1)结构体的声明 

struct tag
{
    member-list;
}variable-list;

结构体是一些值的集合,这些值称为成员变量。结构体的每一个变量可以是不同的类型。

例如使用结构体描述一个学生:

struct Stu
{
	char name[20];//名字
	int age;//年龄
	char sex[5];//性别
};//这里可以不写

(2)结构体的创建和初始化

#include<stdio.h>
struct Stu
{
	char name[20];//名字
	int age;//年龄
	char sex[5];//性别
};//这里可以不写

int main()
{
	struct Stu s1 = { "张三",18 ,"男"};
	//结构体成员的初始化要按顺序进行。	
	// struct Stu s1 = { "张三","男",18};
	//这样就是不行的。
	printf("%s ",s1.name);
	printf("%d ",s1.age);
	printf("%s ",s1.sex);
	printf("\n");
	//也可以指定进行初始化
	struct Stu s2 = {.age = 18,.name = "李四",.sex = "女"};
	printf("%s ", s2.name);
	printf("%d ", s2.age);
	printf("%s ", s2.sex);
	return 0;
}

(3)匿名结构体

在声明结构体的时候,可以不完全的声明。

struct
{
	int a;
	char b;
	float c;
}x;

struct
{
	int a;
	char b;
	float c;
}a[20], * p;

这两个结构体就省略掉了结构体标签(tag)

那么问题来了?

第一个结构体和第二个结构体的成员变量都是一模一样的。

p = &x;

这个代码是否有问题?

 warning C4133: “=”: 从“*”到“*”的类型不兼容

编译器会发生警告,这两个结构体是不同的类型,所以是非法的。

匿名的结构体类型,如果没有对结构体类型进行重命名的话,基本上是只能使用一次。

(4)结构体的自引用

在一个结构体中包含一个类型为结构体本身的成员是否可以呢?
比如定义一个链表的节点:

struct Node
{
    int val;
    struct Node next;
};

 上面的代码正确吗?

结构体的大小应该是固定的,一个结构体包含自己和另一个整形变量,这肯定是不合理的,这样的变量会无穷大。正确的自引用应该是包含一个结构体指针指向下一个结构体。

typedef struct
{
	int val;
	Node* next;
}Node;

这个代码可行吗?

答案是不行的,因为Node是对前面的匿名结构体进行了重命名,但是在匿名结构体内存提前使用了Node类型的变量来创建成员变量,这是不行的。

所以在定义结构体的过程中尽量不要使用匿名结构体。

二.结构体内存对齐

我们已经掌握了结构体的基本使用,现在我们可以深入讨论一个问题:结构体的大小?

#include<stdio.h>
struct s1
{
	int a;
	char b;
};
struct s2
{
	char a;
	int b;
	char c;
};
int main()
{
	printf("%zd\n",sizeof(struct s1));
	printf("%zd\n",sizeof(struct s2));
	return 0;
}

 思考一下s1和s2所占字节是多少?

输出结果: 

 struct s1的大小是8个字节,为什么不是4(int)+ 1(char)=5个字节呢???

同理为什么struct s2不是6个字节呢?

说明在这个结构体中内存是存在一定的浪费的。 

(1)对齐规则 

偏移量就是距离结构体第一个字节的距离,第一个字节的偏移量是0,第二个偏移量是1,同理依次类推。 

struct s1
{
	int a;
	char b;
};

 我们先来计算这个结构体的大小。

规则1:就是结构体的第一个成员要放在最前面的位置

也就是int占据前4个字节。

什么是对齐数呢?

除了第一个成员变量之外,其他的结构体成员是需要对齐到某个数字开始存储的。

在vs2022中的对齐数是8,在Linux,gcc中是没有默认对齐数的,对齐数是成员自身的大小。

对齐数 = 编译器默认的一个对齐数和该成员变量大小的较小值 

例如在vs2022中 char的对齐数就是 1 (1 < 8);int 的对齐数就是4 (4 < 8);

讲解完了对齐数,回到上面那个问题。

第二个成员变量char 是要对齐到它的对齐数的整数倍处。而任何数都是1的整数倍,所以char就放在int的后面即可。

第三条规则:结构体的总大小为最大对齐数的整数倍。

最大对齐数是所有结构体成员变量的对齐数的最大值。

通过前两个规则我们知道, char的对齐数就是 1 (1 < 8);int 的对齐数就是4 (4 < 8),所以最大对齐数是4;而且已经占据了5个字节,但是并不是4的整数倍,所以这个结构体的大小要自动补齐到八个字节。

 所以这个结构体的大小是8个字节。

那么我们现在来计算struct s2 的字节

struct s2
{
	char a;
	int b;
	char c;
};

第一个结构体成员变量发在第一个字节,而第二个结构体成员int对齐到4的整数倍处也就是从偏移量4的字节开始占据4个字节,然后第三个结构体成员变量char对齐1的整数倍处,也就是偏移量8的字节,最大对齐数是4,根据第三条规则结构体的大小就应该是4的整数倍,也就是12了。 

结构体嵌套问题

我们把结构体struct s2 改变一下,

struct s1
{
	int a;
	char b;
};
struct s2
{
	char a;
	int b;
	char c;
	struct s1 d;
};

 那么此时的struct s2 的大小是多少?

规则4:嵌套的结构体要对齐到该结构体成员变量中最大对齐数的整数倍处。

结构体s1的最大对齐数是4,所以d应该对齐到4的整数倍处

这时候已经占据了20个字节,再根据规则三:整个结构体的最大对齐数4,而20刚好是4的倍数,所以不再变大了,这个结构体的大小就是20.

#include<stdio.h>
struct S3
{
	double d; 
	char c;
	int i;
};
struct S4
{
	char c1;
	struct S3 s3;
	double d;
};
int main()
{
	printf("%zd\n", sizeof(struct S3));
	printf("%zd\n", sizeof(struct S4));
}

struct s3: 

 

不难推断处结构体s3的大小是16;

结构体s3的最大对齐数是8,故对齐到偏移量为8的位置,大小16个字节。s4的 最大对齐数就是8,也要对齐,刚好32就是8的倍数,所以这个结构体的大小就是32;

(2)为什么存在内存对齐?

  1. 平台原因:
    不是所有的硬件平台都能够访问任意的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的类型的数据,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,处理器需要进行两次内存的访问;而对齐的内存访问只需要一次。假设一个处理器总是从内存中取八个字节,则地址必须是8的倍数。如果我们能保证将所有的double类型的数据的地址都对齐成8的倍数,那么就可以用一个内存操作做来读或者写值了。否则,计算机可能需要执行两次内存访问,因为对象可能会被分放在两个8字节的内存块中。

总结:结构体内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

那么在我们设计结构体时候,我们既要满足对齐,又要尽可能的节省空间

struct S 
{
	char a;
	int b;
	char c;
};
struct S 
{
	char a;
	char c;
	int b;
};

我们发现第二个结构体的大小明显小于第一个。

让占用空间小的成员尽可能的集中在一起。

(3)修改默认对齐数

#pragma这个预处理指令可以修改编译器的默认对齐数

#include<stdio.h>
#pragma pack(1)//将默认对齐数设置为1
struct S3
{
	double d; 
	char c;
	int i;
};
struct S4
{
	char c1;
	struct S3 s3;
	double d;
};
int main()
{
	printf("%zd\n", sizeof(struct S3));
	printf("%zd\n", sizeof(struct S4));
}

 再次运行代码我们就会发现结果已经不一样了。

#pragma pack()

再加上这个就可以取消对齐数,还原为默认值。

结构体在对齐方式不合适的时候,我们就可以自己更改默认对齐数。

(3)结构体传参

#include<stdio.h>
struct S
{
	int arr[1000];
	int n;
	double d;
};
void print1(struct S tmp)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%d ", tmp.arr[i]);
	}
	printf("%d ", tmp.n);
	printf("%lf\n", tmp.d);
}
void print2(const struct S* ps)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}
	printf("%d ", ps->n);
	printf("%lf ", ps->d);
}
int main()
{
	struct S s = { {1,2,3,4,5}, 100, 3.14 };
	print1(s);
	print2(&s);
	return 0;
}

观察print1和print2函数,这两个函数都是在打印这个结构体,那么这两个结构体有什么区别呢?或者他们两个哪一个更好?

答案是print2函数

函数传参的时候,参数是需要压栈的,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,参数压栈的系统的开销比较大,所以会导致性能下降。

所以为了避免这样的情况,结构体传参的时候,要传结构体的地址。

三.结构体实现位段 

不是段位 

(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 或者unsigned int或者signed int ,在C99中位段成员的类型也可以选择其他类型
  2. 位段的成员名后面后一个冒号和一个数字。
struct A
{
    int a:2;
    int b:5;
    int c:10;
    int d:30;
};

 A就是一个位段类型

那么位段A所占内存的大小是多少?

答案是8.为什么呢?

变量名的后面跟着一个冒号数字代表这个数字只占多少个bit位。

比如int c:10,表示这个c变量占据了10个bit位。

而我们知道正常的一个int类型的变量是4个字节,占据32个bit位。

所以这样位段可以节省内存。

首先分配4个字节的空间存储a,还剩30个bit,然后在把b放进去,还剩25个bit,再把c放进去,只剩15个bit了不够容纳d了,所以再分配4个字节的空间,然后把d放进去。总共使用了8个字节,所以这个结构体的大小是8个字节。

(2)位段的内存分配 

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;
}

 在vs2022上,申请到的一块空间是从右向左使用的。但是不同的平台这是不确定的。

10的二进制是1010,但是a只有3位,所以存入010,

12的二进制是1100,b有4位,存入1100

3的二进制是0011,c有5位存入0011

4的二进制0100,存入0100

所以从低到高,十六进制0x62 0x03 0x04,总共占据三个字节

(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。
  2. 位段中的最大位数是不能确定的。(16位机器最大是16,32位机器最大32,写成27,在16位机器就会出问题) 
  3. 位段中的成员在内存中从左向右,还是从右向左分配这个是标准为定义的。
  4. 当一个结构体包含两个位段的时候,第二个位段成员比较大,无法容纳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。

总的来说:更结构体相比,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。

(4)位段使用的注意事项

位段的成员共有一个字节,这样有些成员的起始地址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,内存中的每一个字节分配一个地址,一个字节内部的bit位是没有地址

所以不能使用取地址操作符&利用scanf直接给位段的成员输入值,只是先输入放在一个变量中然后赋值给位段的成员。

#include<stdio.h>
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;
}

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/1543761.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

GDAL中的地理坐标系、投影坐标系及其相互转换

目录 地理坐标系 国内常用地理坐标系 投影坐标系 国内常用投影坐标系&#xff08;不推荐使用&#xff09; 坐标转换 地理坐标转为投影坐标 投影坐标转为地理坐标 地理坐标系 原理参考这篇文章&#xff1a;地理坐标系与投影坐标系区别与联系 https://yunxingluoyun.blog.…

极智项目 | 基于YOLOv5+DeepSort实现的车流量统计算法

欢迎关注我的公众号「极智视界」&#xff0c;获取我的更多技术分享 大家好&#xff0c;我是极智视界&#xff0c;本文分享一下 基于YOLOv5DeepSort实现的车流量统计算法。 车流量统计的实现一般原理是跟踪画面上检测出来的车辆&#xff0c;并给每个框标上了序号&#xff0c;当…

轨迹预测后处理之非极大值抑制(NMS)

非极大值抑制是图像处理里面的一种算法&#xff08;比如边缘检测会使用到&#xff09; 轨迹预测这里借鉴了其思想&#xff0c;比如说对于某个场景中的某辆车&#xff0c;我们使用模型预测 64 条轨迹或者更多&#xff0c;以很好地捕获多模态性&#xff0c;同时每条轨迹对应一个…

JavaScript 基础、内置对象、BOM 和 DOM 常用英文单词总结

一提到编程、软件、代码。对于英语不是很熟悉的同学望而却步。其实没有想像中的难么难&#xff0c;反复练习加上自己的思考、总结&#xff0c;会形成肌肉记忆。整理一下&#xff0c;初学者每天30遍。 1、JavaScript 基础语法 break&#xff1a;中断循环或 switch 语句的执行。…

蔚来JAVA面试(收集)

先叠加&#xff0c;这个是自己找的答案不一定对&#xff0c;只是给我参考看看而已。 一、项目 这个没有&#xff0c;根据实际项目情况来。蔚来比较喜欢拷打项目&#xff0c;所以要对项目非常熟悉&#xff08;慌&#xff09; 二、JAVA基础 2.1 Java中的IO模型有用到过吗&#…

YOLOv9改进策略:卷积魔改 | SCConv:空间和通道重建卷积,即插即用,助力检测 | CVPR2023

&#x1f4a1;&#x1f4a1;&#x1f4a1;本文改进内容&#xff1a; CVPR2023 SCConv 由两个单元组成&#xff1a;空间重建单元&#xff08;SRU&#xff09;和通道重建单元&#xff08;CRU&#xff09;。 SRU利用分离重建方法来抑制空间冗余&#xff0c;而CRU使用分割-变换-融…

每秒批量插入10000条数据到MySQL中,资源消耗(带宽、IOPS)有多少?

文章目录 &#x1f50a;博主介绍&#x1f964;本文内容起因代码资源情况改造 &#x1f4e2;文章总结&#x1f4e5;博主目标 &#x1f50a;博主介绍 &#x1f31f;我是廖志伟&#xff0c;一名Java开发工程师、Java领域优质创作者、CSDN博客专家、51CTO专家博主、阿里云专家博主、…

http和socks5代理哪个隐蔽性更强?

HTTP代理和SOCKS5代理各有其优缺点&#xff0c;但就隐蔽性而言&#xff0c;SOCKS5代理通常比HTTP代理更隐蔽。以下是它们的比较&#xff1a; HTTP代理&#xff1a; 透明性较高&#xff1a;HTTP代理在HTTP头中会透露原始客户端的IP地址&#xff0c;这使得它相对不太隐蔽。…

算法打卡day28|贪心算法篇02|Leetcode 122.买卖股票的最佳时机 II、55. 跳跃游戏、45.跳跃游戏 II

算法题 Leetcode 122.买卖股票的最佳时机 II 题目链接:122.买卖股票的最佳时机 II 大佬视频讲解&#xff1a;买卖股票的最佳时机 II视频讲解 个人思路 因为只有一只股票&#xff0c;且两天作一个交易单元&#xff0c;那每次只收集正利润就可以最终最多可以获取的利润&#xf…

docker--Dockerfile (三)

1&#xff0c;Dcockerfile是什么 docker推荐使用dockerfile的定义文件和docker build命令来构建镜像。dockerfile使用基本的基于DSL&#xff08;面向领域语言&#xff09;语法的指令来构建Docker镜像。另一种创建Docker镜像的方式是使用docker commit&#xff0c;不推荐使用。 …

深入解析Mybatis-Plus框架:简化Java持久层开发(十三)

&#x1f340; 前言 博客地址&#xff1a; CSDN&#xff1a;https://blog.csdn.net/powerbiubiu &#x1f44b; 简介 本章节介绍下Mybatis-Plus框架的逻辑删除功能。 &#x1f4d6; 正文 1 逻辑删除介绍 1.1 什么是逻辑删除&#xff1f; 首先我们先来了解下与逻辑删除对应…

手把手教集成环信新版UIKit组件,快速构建Android应用

前言 环信新版UIKit已重磅发布&#xff01;目前包含单群聊UIKit、聊天室ChatroomUIKit&#xff0c;本文详细讲解Android端单群聊UIKit的集成教程。 环信单群聊 UIKit 是基于环信即时通讯云 IM SDK 开发的一款即时通讯 UI 组件库&#xff0c;提供各种组件实现会话列表、聊天界…

redis实战-黑马点评-短信登录

实现登录功能&#xff1a; 发送手机验证码&#xff1a; public Result sendCode(String phone, HttpSession session) {//获取手机号&#xff0c;校验手机号//如果不符合&#xff0c;返回错误信息if (!RegexUtils.isPhoneInvalid(phone)){//判断手机号是否有效return Result.fa…

MCGS学习——运行策略与脚本程序

语法讲解 运行策略&#xff1a;脚本的编程环境启动策略&#xff1a;在进入运行环境后首先运行的策略&#xff0c;只运行一次&#xff0c;一般完成系统初始化的处理循环策略&#xff1a;按照用户指定的周期时间&#xff0c;循环执行策略块内的内容&#xff0c;通常用来完成流程…

pytorch中tensor类型转换的几个函数

目录 IntTensor转FloatTensor FloatTensor转IntTensor Tensor类型变为python的常规类型 IntTensor转FloatTensor .float函数&#xff1a; FloatTensor转IntTensor .int函数 Tensor类型变为python的常规类型 item函数

业务问题:分析最近1周的用户行为转化

1.数据集 2.问题分析 数据部分截图样例&#xff1a; 其中&#xff0c;“行为类型”列中的值有4种&#xff0c;对应4种用户行为&#xff0c;分别是&#xff1a;用户对商品进行浏览、收藏、加购、购买行为。 业务场景&#xff1a; 地点是&#xff1a;公司淘宝店铺 时间范围是&a…

利泰大健康邀您莅临2024第七届燕窝及天然滋补品博览会

2024第七届世界燕窝及天然滋补品博览会 2024年8月7-9日| 上海新国际博览中心 同期举办&#xff1a;第三届世界滋补产业生态大会暨交流晚宴/颁奖典礼 2024第九届酵素、益生产品博览会 2024上海国际月子健康博览会 展会介绍 世界燕窝及天然滋补品展览会暨世界滋补产业生态发…

必备基础01-TypeScript

一、TypeScript W3C、菜鸟、b站都有教程 这里不多说&#xff0c;只是写一下基础&#xff0c;能看懂即可 内容来源于W3Cschool&#xff0c;本章整合只为以后更好查询 1.概述 TypeScript是用于应用程序规模开发的JavaScript。 TypeScript是强类型&#xff0c;面向对象的编译…

JavaWeb后端——HTTP协议/Tomcat

HTTP HTTP协议&#xff1a;无状态&#xff0c;对事务处理没有记忆能力。每次请求-响应都是独立的。后一次请求不会记录前一次请求数据。缺点&#xff1a;多次请求之间不能共享数据&#xff0c;优点&#xff1a;速度快。 HTTP协议请求报文&#xff1a; HTTP协议响应报文&#x…

防火墙是什么?谈谈部署Web防火墙重要性

如今&#xff0c;多云环境、API安全功能扩展、合作伙伴集成即时可用、可用性和可视化增强以及提高自动化程度已经成为基本要求。伴随企业应用架构的迁移&#xff0c;在用户端&#xff0c;需要在部署环境不断扩展但人员技能有限的情况下&#xff0c;保护数量日益增长的应用安全。…