当包容结构体遇见灵活的内存管理

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目录

一.结构体

1.定义:

2.基本格式:

3 .结构体的声明

4.结构体的初始化 

5.结构体成员的访问

6.结构体传参和结构体传值

7.结构体的自引用

8.匿名结构体注意

9.内存对齐

10.位段

 二.动态内存管理

1.为什么要有动态内存管理

2.malloc函数

 3.free函数

 4.calloc函数

 5.relloc函数

三.柔性数组

1.定义

 2.举例

 3.注意

四.typedef关键字

 1.typedef关键字的使用格式:

2.举例:

五.联合体

1.定义

2.举例

3.联合体大小

六.枚举

1.定义

2.举例

3.运用

4.类比

5.对比


一.结构体

1.定义

C语⾔已经提供了内置类型,如:char、short、int、long、float、double等,但是只有这些内置类型还是不够的,假设我想描述学⽣,描述⼀本书,这时单⼀的内置类型是不⾏的。描述⼀个学⽣需要名字、年龄、学号、⾝⾼、体重等;描述⼀本书需要作者、出版社、定价等。C语⾔为了解决这个问题,增加了结构体这种⾃定义的数据类型,让程序员可以⾃⼰创造适合的类型。

2.基本格式:

struct tag
{
member-list;//成员变量的类型可以是:数组,结构体,指针
}variable-list;//变量列表

typedef struct Stu
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];//性别
char id[20];//学号
}Stu;//分号不能丢

3 .结构体的声明

 🔥

struct Stu //类型声明
{
char name[15]; //名字
int age; //年龄
};

 🔥

struct Stu //类型声明
{
char name[15]; //名字
int age; //年龄
};

🔥

struct//省略掉了此处的tag标签
{
int a;
char b;
float c;
}x

4.结构体的初始化 

struct Stu s = { "张三", 20, "男", "20230818001" };
struct Stu s2 = { .age = 18, .name = "lisi", .id = "20230818002", .sex = "⼥};
struct Stu s3 = { .age = 18, .name = "lisi",  .sex = "女", "20230818002" };

5.结构体成员的访问

 🐟结构体成员的直接访问是通过点操作符(.)访问的

 🐟结构体成员的间接访问:结构体指针->成员名?

struct Point
{
int x;
int y;
};
int main()
{
struct Point p = {3, 4};
struct Point *ptr = &p;
print("%d\n",ptr->x);
print("%d\n",ptr->y);

 6.结构体传参和结构体传值

👨‍🌾函数传参的时候,参数是需要压栈的。
👨‍🌾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。

struct S
{
int data[1000];
int num;
};
struct S s = {{1,2,3,4}, 1000};
//结构体传参
void print1(struct S s)
{
printf("%d\n", s.num);
}
//结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{
printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{
print1(s);  //传结构体
print2(&s); //传地址
return 0;
}

7.结构体的自引用

struct Node
{
    int data;
    struct Node* next;
};

8.匿名结构体注意

🔥在使用匿名结构体时,只能使用一次,且两个结构体比较时已经失效

9.内存对齐

1.结构体的第⼀个成员对⻬到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处

2其他成员变量要对⻬到某个数字(对⻬数)的整数倍的地址处对⻬数=编译器默认的⼀个对⻬数与该成员变量⼤⼩的较⼩值(VS 中默认的值为 8 )

3.结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数(结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数,所有对⻬数中最⼤的)的整数倍。

4.如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数处,结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数(含嵌套结构体中成员的对⻬数)的整数倍。

10.位段

 位段可以节省空间,从左到右开开辟内存

struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
};

 二.动态内存管理

1.为什么要有动态内存管理

• 空间开辟⼤⼩是固定的。
• 数组在申明的时候,必须指定数组的⻓度,数组空间⼀旦确定了⼤⼩不能调整
但是对于空间的需求,不仅仅是上述的情况。有时候我们需要的空间⼤⼩在程序运⾏的时候才能知
道,那数组的编译时开辟空间的⽅式就不能满⾜了。
C语⾔引⼊了动态内存开辟,让程序员⾃⼰可以申请和释放空间,就⽐较灵活了

2.malloc函数

• 如果开辟成功,则返回⼀个指向开辟好空间的指针。
• 如果开辟失败,则返回⼀个 NULL 指针,因此malloc的返回值⼀定要做检查。
• 返回值的类型是 void* ,所以malloc函数并不知道开辟空间的类型,具体在使⽤的时候使⽤者⾃
⼰来决定。
• 如果参数 size 为0,malloc的⾏为是标准是未定义的,取决于编译器。

 3.free函数

🔥 这边free后没有重置成空指针,free后仍记录原来的地址,为啥free不起作用呢?

🔥因为free传递的是一个参数,函数传的只有参和值,这里传递了p一个参数,在函数中没有修改       作用,解决方法:置成空指针或传成p4的地址,我们通常选择前者

 4.calloc函数

• 函数的功能是为 num 个⼤⼩为 size 的元素开辟⼀块空间,并且把空间的每个字节初始化为0。?
• 与函数 malloc 的区别只在于 calloc 会在返回地址之前把申请的空间的每个字节初始化为全

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int *p = (int*)calloc(10, sizeof(int));
if(NULL != p)
{
int i = 0;
for(i=0; i<10; i++)
{
printf("%d ", *(p+i));
}
}
free(p);
p = NULL;
return 0;
}

 5.relloc函数

• realloc函数的出现让动态内存管理更加灵活。
• 有时会我们发现过去申请的空间太⼩了,有时候我们⼜会觉得申请的空间过⼤了,那为了合理的时候内存,我们⼀定会对内存的⼤⼩做灵活的调整。那 realloc 函数就可以做到对动态开辟内存⼤
⼩的调整。

 

🔥当是情况1的时候,要扩展内存就直接原有内存之后直接追加空间,原来空间的数据不发⽣变化

🔥在堆空间上另找⼀个合适⼤⼩的连续空间来使⽤。这样函数返回的是⼀个新的内存地址。

int*p = NULL;
p = realloc(ptr, 1000);
if(p != NULL)
{
ptr = p;
}

三.柔性数组

1.定义

结构中的最后⼀个元素允许是未知大小的数组,这就叫做柔性数组成员

2.举例

typedef struct Stu
{
int i;
int a[]; //柔性数组成员
}

 3.注意

🔥结构中的柔性数组成员前⾯必须⾄少⼀个其他成员。
🔥 sizeof返回的这种结构⼤⼩不包括柔性数组的内存。

🔥 包含柔性数组成员的结构⽤malloc函数进⾏内存的动态分配,并且分配的内存应该⼤于结构         的⼤⼩,以适应柔性数组的预期⼤⼩

四.typedef关键字

 1. typedef关键字的使用格式:

 typedef  数据类型  新的名字;

2.举例:

typedef int  ListMember

  1. typedef struct Student {

  2. char name[100];

  3. int age;

  4. } STU;

五.联合体

1.定义

像结构体⼀样,联合体也是由⼀个或者多个成员构成,这些成员可以不同的类型。
但是编译器只为最⼤的成员分配⾜够的内存空间。联合体的特点是所有成员共⽤同⼀块内存空间。所以联合体也叫:共⽤体。
给联合体其中⼀个成员赋值,其他成员的值也跟着变化

2.举例

#include <stdio.h>
//联合类型的声明
union Un
{
char c;
int i;
};
int main()
{
//联合变量的定义
union Un un = {0};
//计算连个变量的⼤⼩
printf("%d\n", sizeof(un)
return 0;
}

3.联合体大小

• 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⻬数的整数倍的时候,就要对⻬到最⼤对⻬数的整数倍。

六.枚举

1.定义

枚举顾名思义就是⼀⼀列举,把可能的取值⼀⼀列举

2.举例

3.运用

#include <stdio.h>
 
enum DAY
{
      MON=1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN
};
 
int main()
{
    enum DAY day;
    day = MON;
    printf("%d",day);
    return 0;
}

4.类比

#define MON  1
#define TUE  2
#define WED  3
#define THU  4
#define FRI  5
#define SAT  6
#define SUN  7

5.对比

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