一、结构体
1.结构体变量的定义及初始化
直接上代码:
struct Point { int x; int y; }p1; //创建结构体时顺便创建变量,分号一定不能掉 struct Point p2; //单独创建变量 struct Point p3 = { 1,2 }; //创建变量时顺便赋值 struct Node { char str[20]; struct Point p; //结构体嵌套 }n1 = { "abcd",{3,4} }; int main() { printf("%s ", n1.str); //结构体访问时,用.或者->,变量访问用.,指针访问用-> printf("%d ", n1.p.x); printf("%d ", n1.p.y); return 0; }
struct是创建结构体的关键字,Point是结构体的名字,p1为结构体Point的一个变量,x,y称为结构体Point中的成员变量,变量的创建有两种形式,第一,可以在创建结构体时一起创建,第二,单独创建,创建规则为类型+名称,对于结构体的赋值,可以在创建变量的时候顺便赋值,可以先创建变量再单独赋值。结构体的访问有两种方式,当使用变量进行访问时,用.(点),再选择该变量对应的属性;当使用指针进行访问时,用->,再选择对应的属性即可。
2.结构体内存对齐
当我们想去计算结构体占内存大小的时候,就需要知道结构图内存对齐这一概念,我们先来看两个例子:
struct A { char a; char b; int c; }; struct B { char a; int c; char b; }; int main(){ printf("%d ", sizeof(struct A)); printf("%d ", sizeof(struct B)); return 0; }
结果表明,A和B两个结构体所占内存大小并不相等,但是其内部成员变量是一样的,只是顺序不一样。造成结果不同的原因就是因为内存对齐,我们来介绍结构体内存对齐的规则:
1.第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
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。在VS编译器中,默认对齐数是8。
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。
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。
3.为什么要内存对齐呢?
从上面的结果我们大概就能猜到,为了节省空间。总的来说,主要原因有两点:
1.平台原因:
某些硬件平台只能在特定的地址处取地址,没有内存对齐,取值时可能会出错。
2.性能原因:
对于不对齐的情况,在读取数据时可能要读取两次,以下图为例:
在一个32位平台上,在不对齐的情况下,如果想要读取int的4个字节,第一次会读取到char的一个字节,和int的后3个字节(小端),需要再读取一次,才能将int的4个字节完全读取出来;相比较而言,如果是在内存对齐的情况下,只需要读取一次就可以把int的4个直接读取出来。
二、位段
结构体还有实现位段的能力,问题来了,什么是位段呢?
1.什么是位段
位段的声明和结构体是类似的,但有两点不同:
- 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。
- 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:3; int _d:4; };
A就是一个位段类型,想要知道A的大小,同样可以用sizeof来求。
2.位段的内存分配
拿上面的位段A来说,会先在内存中开辟一个4字节的空间,冒号后面的数字表示该成员变量所占内存的大小,单位为bit,位段中的成员在内存中从左向右分配, 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。总的来说,跟结构相比,位段可以达到同样的效果,但是可以很好的节省空间,但是有跨平台的问题存在。光说不太好理解,我们来看下图:
当然,位段虽然比结构体更节省内存,但其存在跨平台问题,需要谨慎使用。
三、枚举
1.枚举的定义
enum Day//星期 { Mon, //默认情况下Mon值为0,后面的成员变量的值依次递增 Tues, Wed, Thur, Fri, Sat, Sun };
当然也可以在定义的时候赋值,例如:
enum Color//颜色 { RED=1, GREEN=2, BLUE=4 };
2.枚举的优点
我们知道,#define可以定义常量,那为什么要用枚举呢?
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.使用方便,一次可以定义多个常量
既然存在,就有其存在的道理,有些时候#define更方便,有时候枚举更方便,我们要学会合理使用
四、联合(共用体)
1.联合类型的定义
union Un //声明 { char c; int i; }; union Un un; //定义变量 printf("%d ", sizeof(un)); //计算共用体的大小
2.联合的特点
联合的成员是共用同一块内存空间的,这样一个联合变量的大小,至少是最大成员的大小(因为 联合至少得有能力保存最大的那个成员)。
union Un { int i; char c; }; union Un un; // 下面输出的结果是一样的吗? printf("%d ", &(un.i)); printf("%d ", &(un.c)); //下面输出的结果是什么? un.i = 0x11223344; un.c = 0x55; printf("%x ", un.i);
从结果可以看出,i和c的地址是一样的,因为他们共用一块空间,当分别给i、c赋值时,后赋值的c会覆盖之前i的部分值。
3.联合大小的计算
- 联合的大小至少是最大成员的大小。
- 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。
例如:
union Un1 { char c[5]; int i; }; union Un2 { short c[7]; int i; }; //下面输出的结果是什么? printf("%d ", sizeof(union Un1)); //8,c占5个字节,比i大,最大对齐数位4,需要为4的倍数,所以为8 printf("%d ", sizeof(union Un2)); //16,c占14个字节,最大对齐数为4,所以为16
总结
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