c语言|《伏C录》神兵百解篇-重铸struct关键字之心 c语言|c语言

目录

一、本章重点
二、创建结构体
三、typedef与结构体的渊源
四、匿名结构体
五、结构体大小
六、结构体指针
七、其他

一、本章重点

创建结构体

typedef与结构体的渊源

匿名结构体

结构体大小

结构体指针

其他

二、创建结构体

先来个简单的结构体创建
这就是一个比较标准的结构体

struct people { int age; int id; char address[10]; char sex[5]; }; //不要少了分号。

需要注意的是不要少了分号。
那么这样创建结构体呢？

struct phone { char brand[10]; //品牌 int price; //价格 }; struct people { int age; int id; char address[10]; char sex[5]; struct phone; };

很显然，一个结构体是能够嵌套另一个结构体的。
没有这样的设计，这样做也行

struct people { int age; int id; char address[10]; char sex[5]; char phone_brand[10]; int phone_price; };

但结构体中成员太多了是不利于我们后期的维护的，试问：假设有1000个成员，你能快速的找出你需要的成员吗？当有了分块的结构体，我们是能够迅速的定位和查看的。
结构体能够嵌套另一结构体，那么结构体能否嵌套自己呢？

struct phone { char brand[10]; int price; struct phone; };

这样做之后编译器会给你一个报错

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原因是什么呢？
因为这个结构体的大小是未定义的，你能算出这个结构体的大小吗？这是不可能的！
既然大小不能确定，那么当你用这个结构体去创建变量，编译器该为这个变量开辟多大的空间呢？所有编译器在设计之初便杜绝了这种可能。
在提一个问题，结构体是否可以嵌套自己的结构体指针呢？

struct people { int age; int id; char address[10]; char sex[5]; struct people* son[2]; };

答案是：可以
这里并不存在空间该分配多少的问题，因为struct people*是指针类型，它的大小是确定的，在32位机器下是4字节，64为机器是8字节。

三、typedef与结构体的渊源

先上一段代码

struct people { int age; int id; }a; //a代表什么？int main() { a.age = 20; printf("%d\n", a.age); return 0; }

提问：a代表什么？
其实我们可以这样去看这个问题

struct people{int age; int id; } a; int main() { a.age = 20; printf("%d\n", a.age); return 0; }

对比int b呢？

int b; struct people{int age; int id; } a; int main() { a.age = 20; printf("%d\n", a.age); return 0; }

显然，struct people{int age; int id; }代表的是结构体类型，就像整形类型一样去创建变量。
那么这里的a就是结构体创建的变量。
这里也能明白结构体创建的最后为什么要保留分号。
那我们再看一段代码：

typedef struct people { int age; int id; }a; int main() { a.age = 20; printf("%d\n", a.age); return 0; }

此时加上typedef，a还能当结构体创建的变量吗？
显然不行，此时编译器会报错。

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理解方式以上述一致。

typedef struct people{int age; int id; } a;

类似于

typedef struct people{int age; int id; } a; typedef int b;

此时的a就是struct people{int age; int id; }
typedef的作用是把struct people{int age; int id; }这一类型重命名为a。
不知道你有没有见过这样的代码

typedef struct people { int age; int id; }b,a,*c; int main() { a a1; b b1; c c1 = &a1; a1.age = 5; b1.age = 6; c1->age = 10; printf("%d %d %d\n", a1.age, b1.age, c1->age); return 0; }

你知道运行结果吗？
这里的b、a、c是什么呢？
这里我就不啰嗦了，a和b都是struct people{int age; int id; }结构体类型，c是struct people{int age; int id; }*结构体指针类型。
运行结果：

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那么再次提升一下

typedef struct people { int age; int id; }b, a, c[20]; 这里的b、a、c代表什么呢？

期待着你动手解决这一问题。

四、匿名结构体

这就是一个匿名的结构体

struct { int age; int id; }; int main() { struct p1; p1.age = 10; printf("%d\n", p1.age); return 0; }

匿名结构体能这样创建结构体变量吗？
此时编译器会报错

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这样的匿名结构体只能在创建结构体的时候定义好变量。
比如这样

struct { int age; int id; }p1; int main() { p1.age = 10; printf("%d\n", p1.age); return 0; }

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接下来我们看下这段代码

typedef struct { int age; int id; }people; int main() { people p1; p1.age = 10; printf("%d\n", p1.age); return 0; }

这里我们重命名这个匿名结构体，即把这个结构体类型重命名为people。
那么我们自然可以用people类型来创建p1。也可创建p2、p3等等。
运行结果：

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以下代码合法吗？

//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; int main() { //在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？ p = &x; 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。

五、结构体大小

如何求结构体类型的大小？
这需要了解结构体成员在内存是怎么存储的。
你知道下面这段代码的运行结果吗？

struct people { char a; int b; char c; }; int main() { struct people p1; printf("%d\n", sizeof(p1)); //大小是6吗？ return 0; }

char是一字节大小
int是四字节大小
char是一字节大小
直接相加等于6
那么这个结构体的大小是6吗？
但我们发现答案是12

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这是为什么呢？
简单来说编译器为了读取内存时提升效率和避免读取出错，它做了内存对齐的操作。
什么是内存对齐？
就是让数据安排在合适的位置上所进行的对齐操作。
为什么要内存对齐？
一、移植原因
1.不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；
2.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。
二、性能原因：
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。

?对齐规则：
Windows中默认对齐数为8，Linux中默认对齐数为4
一：第一个数据成员从偏移地址为0的地方开始存放。
二：对齐数：等于默认对齐数与与该成员大小的较小值。
三：从第二成员开始，从它对齐数的整数倍的偏移地址开始存放。
四：最后结构体的大小需要调整为最大对齐数的整数倍。
最大对齐数：即所有成员对齐数中最大的对齐数。

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

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?解析：
第一个为char，直接放在偏移地址为0的位置处。
第二个为int，它的自身大小为4，比默认对齐数小，所以它的对齐数是4。
4是4的整数倍，所以在偏移地址为4处开始放数据。
第三个为char，自身大小为1，比默认对齐数小，它的对齐数是1。
8是1的整数倍，从偏移地址为8的位置开始放。
总大小为9，不是最大对齐数的整数倍
要浪费3个空间，调整后为12。
我们再看看下面这段代码：
将char 和 int成员变量交换位置后，这结构体的大小还是12吗？

struct people { char a; char c; int b; }; int main() { struct people p1; printf("%d\n", sizeof(p1)); //大小是多少呢？ return 0; }

文章图片

?解析：
第一个：直接从0处开始放
第二个是char：对齐数是1，1是1的整数倍，从偏移地址为1的位置开始放。
第二个是int：对齐数是4，4是4的整数倍，从偏移地址为4的位置开始放。
放好各个成员变量后，总大小是8，是最大对齐数（4）的整数倍，不需要调整。
因此这个结构体的大小是8.

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再来看看下面这个如何？

struct people { char a; int b; short c[2]; char d; }; int main() { struct people p1; printf("%d\n", sizeof(p1)); //大小是6吗？ return 0; }

文章图片

?解析：
第一个成员是char，直接放再0地址处。
第二个成员是int，对齐数是4，从偏移地址为4的位置处开始存放。
第三个成员是short[2]，关于数组，它的对齐数是首元素的大小与默认对齐数的较小值，这里它的对齐数是2，然后从偏移地址为8处开始存放4个字节。
第四个成员是char，对齐数是1，直接放开12位置处。
总大小是13，最大对齐数是4，不是最大对齐数的整数倍，需要对齐到最大对齐数的整数倍，浪费3字节大小，对齐到16.
所以这个结构体的大小是16.

六、结构体指针

先创建一个结构体

struct people { char a; int b; };

然后用该结构体创建变量，再用结构体指针指向该变量。

int main() { struct people p1; struct people* p = &p1; return 0; }

所谓结构体指针，即指向结构体的指针。
正如整形指针，即指向整形的指针。
访问变量方式1：

int main() { struct people p1; struct people* p = &p1; p1.a = 'a'; p1.b = 10; printf("%c %d\n", p1.a, p1.b); return 0; }

访问变量方式2：

int main() { struct people p1; struct people* p = &p1; p->a = 'a'; p->b = 10; printf("%c %d\n", p->a, p->b); return 0; }

访问变量方式3：

int main() { struct people p1; struct people* p = &p1; (*p).a = 'a'; (*p).b = 10; printf("%c %d\n", (*p).a, (*p).b); return 0; }