C进阶|C语言深度解析之六(自定义类型详解(结构体+枚举+联合))

今天更新的东西比较简单,最重要的东西就是结构体的内存对齐,还有位段,枚举和联合体的概念和一些计算。
一.结构体 首先来复习一下什么是结构体,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。
1.结构体的正常声明就不讲了,说一下特殊声明,也就是匿名结构体,定义如下:
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在括号后面必须把变量名字加上,且只能用一次。
匿名结构体的成员如果一样,但在编译器看来也是不同类型的结构体,举例如下:
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2.结构的自引用
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正确的自引用应该使用数据+指针的方式
对结构体重命名没问题,不能对匿名结构体进行命名。
还有其他的一些写法。
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3.结构体初始化和定义就不讲了,忘了的话去翻翻前面的文章。
4.内存对齐,这是一个热门考点
首先来说内存对齐的规则:
1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
2. 其他成员变量要对齐到某个数字(对齐数)的整数倍的地址处。 对齐数 = 编译器默认的一个对 齐数与该成员大小的较小值。 VS中默认的值为8
3. 结构体总大小为最大对齐数(每个成员变量都有一个对齐数)的整数倍。
4. 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。
来看几道例题:这些例题其实都可以用画图的形式画出来,
注意:打印s5的时候略有不同,s5将默认对齐数设置为了4,所以村粗double类型的时候没有从8开始,而是从4开始。
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那么为什么要内存对齐呢,通常的原因有两个:

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.
总结来说,结构体的内存对齐就是用空间来换取效率。
这里还需要提一下一个宏:offsetof,这个宏是用来计算结构体成员相对于起始位置的偏移量,这里还需要引一个头文件,如下图所示。
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5.结构体的传参再提一嘴:
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。
所以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。
6.位段
位段其实跟结构体差不多,它限制了内置类型的比特位大小,并且不用内存对齐,还有其书写形式:
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。
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还有位段的内存分配,其实这个没有严格的标准,这里只讲vs2019平台
1. 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
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。
通过这个程序来看看是怎么存放的 :
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通过改变abcd的赋值,卡比特位来检测存入的和分析的是否一致。
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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。
那么位段问题这么多,它有什么用呢,
【C进阶|C语言深度解析之六(自定义类型详解(结构体+枚举+联合))】传输数据:数据在网络上做分装,才可以准确无误的完成传输,这就需要位段(如4位版本号,4位首部长度,8位服务类型,16位总长度),这里对空间的浪费非常小,也完成的数据传输该有的作用。
二.枚举 不想打字了,这个很简单,直接上代码图吧
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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: 1. 增加代码的可读性和可维护性 2. 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查,更加严谨。 3. 防止了命名污染(封装) 4. 便于调试 5. 使用方便,一次可以定义多个常量
三.联合 联合也是一种特殊的自定义类型
这种类型定义的变量也包含一系列的成员,特征是这些成员公用同一块空间(所以联合也叫共用体)。
也是直接上图,联合体就是两个类型变量公用一块区域
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这里也可以用联合的方式来判断大小端:原理是i中赋值1,如果是小端存储,存在联合体中就是01 00 00 00,这时候访问un.c的时候只访问1个字节,也就是01
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最后就是联合体大小的计算
1.联合的大小至少是最大成员的大小。
2.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。
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下次更新通讯录的小程序。




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