自定义类型(结构体等)

结构体 结构体定义方法
定义方法一:

struct MyStruct//定义结构体,定义的结构体在内存中是不占空间的 { int a; char b; short c; }; //没有创建对象int main(void) { //使用结构体,创建一个结构体对象,创建对象时才会占用内存空间 struct MyStruct a = {10,'b',4}; //可以在创建时就初始化,也可以在之后赋值 struct MyStruct* sp = &a; //结构体指针 a.a = 10; (*sp).b = 'b'; sp->c = 4; }

定义方法二:
struct MyStruct { int a; char b; short c; }s1,s2,s3; //s1,s2,s3 是创建的结构体对象,在定义结构体的同时创建对象 //s1,s2,s3 是全局变量int main(void) { s1.a = 10; //这里可以直接使用结构体对象 }

定义方法三:
typedef struct MyStruct//相当于对这个结构体重命名为 Stu { int a; char b; short c; }Stu; int main(void) { Stu s1; //使用重命名,进行创建对象。 }

结构体作为参数时
  • 函数传参时,参数是需要压栈的
  • 如果传递一个结构体对象时,直接传递结构体实参,在函数那边会压栈一个同样大小的内存空间(创建结构体形参),会导致系统开销增大,从而导致性能降低。
  • 所以传递结构体参数时,尽量传递结构体的指针(地址)
匿名结构体类型
  • 注意:如果两个匿名结构体的成员一样,但是在编译器看来也是不同的结构体类型。
struct//没有声明结构体的名称 { int a; char b; short c; }x; //定义了一个结构体的对象 //这种声明结构体方法,只能在声明时定义结构体对象,之后不能在定义对象(没有结构体名称)struct { int a; char b; short c; }p; //p和x是不同的结构体类型。

结构体的自引用
struct Node { int date; struct Node* next; //用指针指向下一个同类结构体的地址。 //struct Node n; //在结构体中创建自己类型的对象 //这种用法是错误的,会出现套娃的情况,内存会无限大,系统报错 }

结构体内存对齐
  • 先看示例:
struct X { int a; char b; short c; }; struct P { char a; int b; char c short d; struct X st; }; struct P a; printf("%d\n",sizeof(p)); //输出结果为20

结构体对齐规则
  • 第一个成员,存放在结构体变量偏移量为0的地址处(即结构体变量的首地址处)
  • 【自定义类型(结构体等)】其他成员要对齐到某个数(对齐数)的整数倍的地址处。
    • 对齐数 = 编译器默认的对齐数 和 该成员大小 的较小值
    • VS 中默认对齐数为 8。
    • 每个成员都有一个对齐数(可能会不相同)
  • 结构体的总大小为最大对齐数的整数倍。
  • 如果有嵌套结构体,嵌套结构体对齐到字节的最大对齐数的整数倍处,结构体的整体大小就是最大对齐数(包括嵌套结构体成员的对齐数)的整数倍。
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为什么存在内存对齐
  • 移植原因:不是所有硬件平台都能任意地址访问,某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据。
  • 性能原因:数据结构(尤其是栈)应该尽可能的在边界上对齐。为了访问未对齐的内存,处理器需要作两次内存访问,而对齐内存的访问只需要访问一次。
  • 总的来说就是:结构体的内存对齐是拿空间来换取时间。
  • 所以在设计结构体时,尽量将空间小的成员放在一起,节省空间。
修改默认对齐数#pragma pack
  • 将结构体放在#pragma pack之间,该结构体的默认对齐数就变为4。
#pragma pack(4) struct X { int a; char b; short c; }; #pragma pack()

宏offsetof()求偏移量
offsetof(type, member-designator); int i = offsetof(struct X,b); //返回值为b的偏移量

  • 函数作用 :求结构体成员相当于首地址的偏移量
  • type :结构体类型
  • member-designator:结构体成员
  • 返回值为size_t ,表示结构体成员的偏移量。
结构体与位段
  • 位段的定义方法和结构体类似。
  • 位段成员的后面有一个冒号和数字。(数字是这个变量的大小bit位)(不是字节哦)
  • 位段成员只能是 unsigned int 和 signed int 或者char类型。
  • 位段不存在内存对齐(节省空间)
  • 位段是不能跨平台的,所以可移植程序中不能使用位段。
//定义方法 struct MyStruct { int _a : 2; //_a这个变量只占2个bit位 int _b : 5; //_b这个变量只占5个bit位 unsigned int _c : 10; //_c这个变量只占10个bit位 unsigned int _d : 30; }; //总共37个bit位,占两个int型8字节

枚举
  • 把可能的值一一列举出来。
//枚举的定义方法 enum Day//一周 { Mon, Tues, Wed, Thur, Fri, Sat, Sum };

  • 如果定义枚举时,如果没有初始化,则默认从0开始依次增大1。
  • 枚举里面的都是常量,都是枚举类型,只能在定义时初始化,之后无法赋值。
联合体(共用体)
  • 共用体中的成员共用同一个内存空间(即所有成员的地址都一样)
  • 注意:共用体是成员的地址相同,并且那个空间存的数据也相同
  • 但是每个成员的值是不同的(因为变量类型不同,解析方法不同)
union Un//定义共用体 { char c; int i; short j; }; union Un u; u.i = 123456; printf("%d\n", u.c); //64 printf("%d\n", u.i); //123456 printf("%d\n", u.j); //-7616

  • 注意:共用体定义时不能初始化,只能在创建共用体对象后才能赋值。
联合体的对齐
  • 共用体的总大小为最大对齐数的整数倍。
  • 共用体的总大小至少是成员变量中空间最大的那个。
union Un//该共用体大小为 4 (int的对齐数为4) { char c; int i; short j; }; union Un//大小位16,int为4字节,arr占14字节,所以总大小为16字节 { short arr[7]; int i; };

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