结构体:
结构体类型的声明
结构的自引用
结构体变量的定义和初始化
结构体内存对齐
结构体传参
结构体实现位段(位段的填充&可移植性)
枚举
枚举类型的定义
枚举的优点
枚举的使用
联合
联合类型的定义
联合的特点
联合大小的计算
一,结构体
1.1 结构体的声明
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。
结构体的声明: struct tag { member ;//结构体有哪些成员 } variable ;//用该类型的结构体创建的成员变量是什么,当然也可以不在这个地方创建结构体成员变量 例如,我们如果需要知道一个学生的信息,其他类型的变量只能存放该学生的一个信息,而用结构体类型可以存放他的所有信息,例如存放一个学生的姓名,年龄,性别,学号住址等等 struct Stu { char name [ 20 ]; // 名字 int age ; // 年龄 char sex [ 5 ]; // 性别 char id [ 20 ]; // 学号 char dress [ 20 ]; };
当然你也可以用这种方式去创建一个结构体
// 匿名结构体类型 struct { int a ; char b ; float c ; double d; } x ; // 这种类型的结构体创建出来之后,只能有我们设定的变量去使用这个结构体,如我们创建的变量是 x 那么,只有x这一个变量能访问对应匿名结构体里面的内容,因为该结构体在创建时是未命名的。当然,结构体里面也是能包含结构体类型的,那么我们要去怎么定义呢,我们看一个错误的案例
struct Node { char data ; struct Node next ; }; //如果这样去定义那么我们就无法计算这个结构体类型的大小,因为在结构体里面包含了一个结构体,他们所占内存是一样的,如果这样定义会使他所占用的空间是不明确的,这样的定义是错误的。正确的使用方式应该是结构体变量里面包含该结构体的指针,因为我们可能不知道一个结构体的大小是多少,但是一个结构体指针,在32位编译器下大小是 4 个字节,在64位编译器下是 8 个字节,所以这样的结果都是可以确认的。
1.2 结构体的嵌套定义
那么我们就定义一个包含结构体的结构体类型
struct Node { int char ; struct Node * next ; }; // 这样我们就将struct Node 类型的的结构体指针包含在该结构体类型中 当然在定义时我们需要注意的是 不能省略 struct 如果省略struct 会出现错误 例如:
typedef struct Node { int data ; struct Node * next ; } Node ;//我们将 struct Node 用 typedef 重命名为 Node 但这并不意味着,我们可以在他原本的类型中去用 Node* 定义一个 next,他只能在其他的结构体类型中这样定义,而不能直接在创建这个类型的变量中去创建
结构体的初始化以及嵌套初始化:1.3结构体的初始化
struct Data { int x ; int y ; }d 1 ; // 声明类型的同时定义变量d 1 struct Data d2 ; // 定义结构体变量d 2 // 初始化:定义变量的同时赋初值。 struct Data d3 = { x , y }; struct Studentd // 类型声明 { char name [ 15 ]; // 名字 int age ; // 年龄 }; struct Student s = { "zhangsan" , 19 }; // 初始化 struct Node { int data ; struct Data d ; struct Node * next ; } n1 = { 10 , { 4 , 5 }, NULL }; // 结构体嵌套初始化其中分别将 struct Node创建的变量n1进行了初始化还对里面的结构体变量 d 进行了初始化,初始化了 d 里面的变量 int x 和 int y 也将他自身类型的创建的结构体指针初始化为 NULL struct Node n2 = { 20 , { 5 , 6 }, NULL }; // 结构体嵌套初始化
1.4 结构体的内存对齐
结构体的内存对齐,及计算结构体在内存中所占的空间大小,那么我们就要先了解结构体类型的变量在内存中的存储规则,
例如上图,那么我们要想为什么在 s1 和 s2 的结构体类型中,他们各自变量变量都是相等的为啥,在内存中所分配的空间大小不同,这个就是跟他们在内存存储是,需要内存对齐有关了,
当然首先我们要了解内存对齐的规则
首先得掌握结构体的对齐规则: 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。当时所述所说是什么意思呢,大概就是 当然,他的对齐数也是可以改变的,例如
他们的在内存中申请的空间大小就发生了变化
当然存在内存对齐也是有原因的
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。 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。性能原因解释如下: 当然结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。 那在设计结构体的时候,我们既要满足对齐,又要节省空间,如何做到: 就是将 占用空间小的成员尽量集中在一起。
1.5 位段
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。
例如 struct A { int a : 2 ; //给a 分配了俩个比特位 int b : 5 ; // 给b 分配了5个比特位 int c : 10 ; //给c 分配了10个比特位 int d : 30 ; // 给的 分配了 30个比特 };
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。以上内容只做介绍 二,枚举
比如我们现实生活中: 一周的星期一到星期日是有限的7天,可以一一列举。 比如我们现实生活中: 一周的星期一到星期日是有限的7天,可以一一列举。 月份有12个月,也可以一一列举 enum Day // 星期 { Mon , Tues , Wed , Thur , Fri , Sat , Sun }; enum Sex // 性别 { MALE , FEMALE , SECRET } ;以上定义的 enum Day , enum Sex , enum Color 都是枚举类型。 {} 中的内容是枚举类型的可能取值,也叫 枚举常量 这些可能取值都是有值的,默认从 0 开始,一次递增 1 ,当然在定义的时候也可以赋初值。
例如 menu Color { RED = 1; BLUE = 2; };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当然枚举的修改也是需要注意的
enum Color // 颜色 { RED = 1 , GREEN = 2 , BLUE = 4 }; enum Color clr = GREEN ; // 只能拿枚举常量给枚举变量赋值,才不会出现类型的差异。 clr = 5 ; // 不能用不是枚举类型的变量进行修改三,联合体(共用体)
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)。例如 当然联合体也是有大小的 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
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