结构体-C语言

 

目录

前言

一、定义结构

结构体变量的创建和初始化

二、结构的特殊声明

特别注意:

结构的⾃引⽤

三、结构体内存对⻬

对⻬规则

优化结构体

#pragma

结构体传参

四、结构体实现位段

位段的内存分配

位段的跨平台问题


前言

C 数组允许定义可存储相同类型数据项的变量,结构是 C 编程中另一种用户自定义的可用的数据类型,它允许您存储不同类型的数据项。

结构体中的数据成员可以是基本数据类型(如 int、float、char 等),也可以是其他结构体类型、指针类型等。


一、定义结构

结构体定义由关键字 struct 和结构体名组成,结构体名可以根据需要自行定义。

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。

例如:

struct Stu
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];
char id[20];//学号
};

结构体变量的创建和初始化

#include <stdio.h>
struct Stu
{
       char name[20];//名字
       int age;//年龄
       char sex[5];//性别
       char id[20];//学号
};
int main()
{
        //按照结构体成员的顺序初始化
       struct Stu s = { "张三", 20, "", "20230818001" };
       printf("name: %s\n", s.name);
       printf("age : %d\n", s.age);
       printf("sex : %s\n", s.sex);
       printf("id : %s\n", s.id);
//按照指定的顺序初始化
struct Stu s2 = { .age = 18, .name = "lisi", .id = "20230818002", .sex =
"" };
       printf("name: %s\n", s2.name);
       printf("age : %d\n", s2.age);
       printf("sex : %s\n", s2.sex);
       printf("id : %s\n", s2.id);
      return 0;
}

二、结构的特殊声明

在声明结构的时候,可以不完全的声明。
⽐如:
// 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;

特别注意:

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。
匿名的结构体类型,如果没有对结构体类型重命名的话,基本上只能使⽤⼀次。

结构的⾃引⽤

例如,定义⼀个链表的节点:
struct Node
{
       int data;
        struct Node next;
};
仔细分析,其实是不⾏的,因为⼀个结构体中再包含⼀个同类型的结构体变量,这样结构体变量的⼤ ⼩就会⽆穷的⼤,是不合理的。
正确的⾃引⽤⽅式:
struct Node
{
       int data;
       struct Node* next;
};

三、结构体内存对⻬

对⻬规则

⾸先得掌握结构体的对⻬规则:
1. 结构体的第⼀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. 其他成员变量要对⻬到某个数字(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。

优化结构体

那在设计结构体的时候,我们既要满⾜对⻬,⼜要节省空间,如何做到:
//例如:
 struct S1
 {
        char c1;
        int i;
        char c2;
 };
 struct S2
 {
      char c1;
      char c2;
      int i;
 };

#pragma

#pragma 这个预处理指令,可以改变编译器的默认对⻬数。
#include <stdio.h>
#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()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S));
return 0;
}

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 ;
}
print2函数是要优于print1函数的
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
总结:
结构体传参的时候,要传结构体的地址。

四、结构体实现位段

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

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。
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;

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。

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