初学者关于自定义类型结构体的学习笔记

1.结构的特殊声明

//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;
p = &x;不可取,本质上是两个不同类型的结构体
上述代码的声明方式,该结构体类型,如果不重命名的话,只能用一次(声明时顺便创建变量)

2.结构体的自引用

struct Node
{
    int data;
    struct Node next;
};

上述代码,结构体中再包含一个同类型的结构体变量,会使结构体大小变得无穷大。不合理

 正确的引用方式:

struct Node 1
{
    int data;
    struct Node* next;
};

通过指针来访问自己就很合理。

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

上述代码,试图将匿名声明的结构体重命名成Node,然后用过指针进行引用,但是顺序不对,得先重命名完之后才能创建相应的指针变量,不然类型的名字都没有没法创建指针变量。

解决方法:

定义结构体不要匿名了
typedef struct Node
{
    int data;
    struct Node* next;
}Node;

3.结构体内存对齐——结构体大小

3.1对齐规则

1. 结构体的第1个成员对⻬到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处。
2. 从第2个成员变量开始,都要对⻬到某个对⻬数的整数倍的地址处。
对⻬数 = 编译器默认的⼀个对⻬数 与 该成员变量⼤⼩的较⼩值
- VS 中默认的值为 8
- Linux中 gcc 没有默认对⻬数,对⻬数就是成员⾃⾝的⼤⼩
3. 结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数(结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数,所有对⻬数中最⼤的)的整数倍。
4. 如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处,结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数(含嵌套结构体中成员的对⻬数)的整数倍。

 

//练习1
struct S1
{
    char c1;
    int i;
    char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
//练习2
struct S2
{
    char c1;
    char c2;
    int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
//练习3
struct S3
{
    double d;
    char c;
    int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
//练习4-结构体嵌套问题
struct S4
{
    char c1;
    struct S3 s3;
    double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));

其中第四个如下图

初学者关于自定义类型结构体的学习笔记_第1张图片

 3.2为什么要对齐?

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⻬。原因在于,为了访问未对⻬的内存,处理器需要作两次内存访问;⽽对⻬的内存访问仅需要⼀次访问。假设⼀个处理器总是从内存中取8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⻬成8的倍数,那么就可以⽤⼀个内存操作来读或者写值了。否则,我们可能需要执⾏两次内存访问,因为对象可能被分放在两个8字节内存块中。
总体来说:结构体的内存对⻬是拿空间来换取时间的做法。

所以我们定义结构体的时候尽量让小空间放在一起 避免空间的浪费。

 3.3修改默认对齐度(一般修改成2的次方数)

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

 算一算结构体的长度

4结构体传参(传值或传址)

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;
}

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。

所以函数调用结构体时尽量还是用传址调用

4.结构体位段

4.1是什么

位段是C和C++中的一种特殊结构体成员,允许你指定成员占用的位数。位段主要用于节省存储空间,特别是在需要将多个标志或小范围值打包到一个整型变量中时。

和结构体类似,区别如下

1.位段的成员必须是 intunsigned int signed int ,在C99中位段成员的类型也可以选择其他整型家族类型,⽐如:char。
2.位段的成员名后边有⼀个冒号和⼀个数字

例:

struct A
{
    int _a:2;
    int _b:5;
    int _c:10;
    int _d:30;
};

 4.2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 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。
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。

 注意,位段在一个字节中的使用顺序是未知的,被用过的字节剩下的空间是否被浪费也不确定。

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