36深入理解C指针之---结构体的内存处理

时间:2024-09-12 16:06:50

  一、有关结构体的内存处理包括,结构体指针和结构体成员指针的内存分配、结构体成员的数据对齐、结构体的内存释放

    1、定义:与自定义数据类型(结构体)有关的内存分配、大小和释放问题

    2、特征:

      1)、用内存分配函数malloc()和释放free()和长度测试strlen()函数完成相关的内存操作工作;

      2)、为不含有指针成员结构体分配内存时,与普通类型分配的方式是一样的;

      3)、释放不含有指针成员结构体内存时,与普通内存释放也是一样的;

      4)、为含有指针成员结构体分配内存时,必须先分配整个结构体的内存,再申请结构体指针成员的内存;

      5)、释放含有指针成员结构体内存时,必须先释放所有结构体指针成员的内存,再释放结构体内存;

      6)、结构体需要的内存大小和实际分配的大小可能会有所偏差;

      7)、使用结构体指针访问是需要特别留心,尽量避免访问到结构体成员中的额外空白内存;

      8)、释放不含有指针成员结构体内存时,与普通内存释放也是一样的;

      9)、为含有指针成员结构体分配内存时,必须先分配整个结构体的内存,再申请结构体指针成员的内存;

      10)、释放含有指针成员结构体内存时,必须先释放所有结构体指针成员的内存,再释放结构体内存;

    3、结构体的内存分配应用:

      1)、结构体指针需要手工分配内存

      2)、结构体中还有指针成员需要手工分配内存

      3)、必须先分配结构体内存,再分配成员内存

  #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h> int main(int argc, char **argv)
{
typedef struct _student{
char *name;
char *address;
int age;
short id;
bool sex;
} Student; Student stu;
stu.name = (char *)malloc(strlen("zhangsan") + );
strcpy(stu.name, "zhangsan");
stu.address = (char *)malloc(strlen("jiangxijiujiang") + );
strcpy(stu.name, "jiangxijiujiang");
stu.age = ;
stu.id = ;
stu.sex = true; printf("stu inf: ");
printf("stu.name: %s\n", stu.name);
printf("stu.address: %s\n", stu.address);
printf("stu.age: %d\n", stu.age);
printf("stu.id: %d\n", stu.id);
printf("stu.sex: %d\n", stu.sex);
printf("\n"); Student *ptrStu;
ptrStu = (Student *)malloc(sizeof(Student));
ptrStu->name = (char *)malloc(strlen("lisi") + );
strcpy(ptrStu->name, "lisi");
ptrStu->address = (char *)malloc(strlen("jiangxishangrao") + );
strcpy(ptrStu->address, "jiangxishangrao");
ptrStu->age = ;
ptrStu->id = ;
ptrStu->sex = false; printf("ptrStu inf: ");
printf("ptrStu.name: %s\n", ptrStu->name);
printf("ptrStu.address: %s\n", ptrStu->address);
printf("ptrStu.age: %d\n", ptrStu->age);
printf("ptrStu.id: %d\n", ptrStu->id);
printf("ptrStu.sex: %d\n", ptrStu->sex);
printf("\n");
free(ptrStu->name);
free(ptrStu->address);
free(ptrStu); return ;
}

  代码说明:

      1)、第7-14行定义结构体Student,结构体中有指针成员变量;

      2)、第16行声明普通结构体变量stu;

      3)、第17行为结构体变量stu的指针成员变量name申请内存空间,第19行为address申请内存空间;

      4)、第18行为结构体变量stu的指针成员变量name复制内容,使用字符串复制操作实现,第20行为address复制内容;

      5)、第33行声明指针结构体变量ptrStu;

      6)、第34行为指针结构体变量ptrStu申请内存空间;

      7)、第35行为结构体变量ptrStu的指针成员变量name申请内存空间,第37行为address申请内存空间;

      8)、第36行为结构体变量ptrStu的指针成员变量name复制内容,使用字符串复制操作实现,第38行为address复制内容;

      9)、结构体指针变量的成员访问符号,一般使用ptrStu->name,偶尔见到有人使用(*ptrStu).name,建议使用前者;

    4、结构体的内存大小和对齐应用:

      1)、结构体中成员变量的大小影响结构体的大小

      2)、结构体中成员变量的类型影响结构体的大小

      3)、结构体中成员变量的声明顺序影响结构体的大小

  #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h> int main(int argc, char **argv)
{
typedef struct _student1{
char *name;
char *address;
int age;
short id;
bool sex;
char se0;
} Student1; typedef struct _student2{
char *name;
char *address;
int age;
bool sex;
short id;
char se0;
} Student2; typedef struct _student3{
char se0;
char *name;
bool sex;
char *address;
int age;
short id;
} Student3; Student1 *ptrStu1;
printf("Student1 size: %d\n", sizeof(Student1));
printf("Student2 size: %d\n", sizeof(Student2));
printf("Student3 size: %d\n", sizeof(Student3)); return ;
}

  代码结果为:

Student1 size:
Student2 size:
Student3 size:

  代码说明:

      1)、Student1、Student2和Student3的成员类型及大小是完全一样;

      2)、Student1、Student2和Student3的成员声明的顺序不完全一样;

      3)、结构体大大小完全不一样;

      4)、name指针大小为8个字节,同样address为8个字节,age大小为4个字节,id为2个字节,sex为1个字节,se0为1个字节;

      5)、按照说明4完全成立,Student1和Student2和Student3大小应该都是24个字节;

      6)、结构体中成员变量间存在着内存对齐,基本规则就是下个成员的大小决定上个成员的内存结束位置,至少是下个成员大小的整数倍,最终大小是4或8的倍数;

      7)、结构体Student1中name:8, address : 8, age :4, id : 2, sex : 1, se0:1,共计24字节;

      8)、结构体Student2中name:8, address : 8, age :4, sex : 1,id : 2,  se0:1,共计32字节;

      9)、结构体Student3中se0:1,name:8, sex : 1,address : 8, age :4, id : 2, 共计40字节;

    5、结构体的内存释放应用:

      1)、参加3的应用部分

    6、结构体数组的应用:

      1)、声明数组时,指定数据类型为结构体类型即可

    7、位结构体的应用,主要应用于需要按位访问数据时,位结构更加方便与快捷:

      1)、声明结构体时,与其他结构体的声明方式完全相同;

      2)、结构体中的数据类型只能是unsigned或signed,当成员长度为1时,默认是unsigned;

      3)、位结构的成员变量的顺序是位排列的顺序; 

      4)、位结构的成员变量不能是指针或数组类型;

      5)、位结构的总长度是所有成员定义的位数之和,可以超过2个字节;

      6)、位结构的使用方法与其他结构使用方式一样,也可以与其他结构一起使用;

      7)、位结构变量可以是指针或数组变量