自定义类型
- 1. 结构体
- 1.1. 结构的基本知识
- 1.2 结构的声明
- 1.3 特殊的声明
- 1.4 结构的自引用
- 1.5 结构体变量的定义和初始化
- 1.6 结构体内存对齐
- 结构体的大小练习
- 结构体对齐规则
- 为什么存在内存对齐?
- 1.7 修改默认对齐数
- 1.8 结构体传参
- 2. 位段
- 2.1 什么是位段
- 2.2 位段的内存分配
- 2.3 位段的跨平台问题
- 2.4 位段的应用
- 3. 枚举
- 3.1 枚举类型的定义
- 3.2枚举的优点
- 3.3 枚举的使用
- 4. 联合(共用体)
- 4.1 联合类型的定义
- 4.2 联合的特点
- 4.3 联合体大小的计算
1. 结构体
1.1. 结构的基本知识
- 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.
1.2 结构的声明
- 结构体类型的定义
//学生
struct Stu
{
//学生的相关属性
char name[20];
int age;
};
struct Stu
{
//学生的相关属性
char name[20];
int age;
}s1,s2;
//s1,s2 是结构体Stu类型的(全局)变量
int main()
{
struct Stu s3;//s3是局部变量
return 0;
}
1.3 特殊的声明
- 在声明结构的时候,可以不完全的声明.
//匿名结构体
struct
{
//学生的相关属性
char name[20];
int age;
}s1;
// 匿名结构体类型,只能用一次
int main()
{
return 0;
}
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}a[20], *p;
int main()
{
p=&x;//err--编译器会把上面的两个声明当作完全不同的两个类型.
return 0;
}
1.4 结构的自引用
- 数据结构: 数据在内存中的存储结构.(线性,顺序表,链表…)
- 顺序表: 连续存放
- 链表: struct Node
//错误示范
struct Node
{
int data;
struct Node next;
包含同类型的结构体--err
};
int main()
{
sizeof(struct Node);
return 0;
}
struct Node
{
int data;//数据域
struct Node* next;//指针域
//包含同类型的结构体指针--结构的自引用
};
//错误
typedef struct
{
int data;
Node* next;//err冲突
}Node;
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
//struct Node n1;<==>Node n1;
定义结构体指针
//1.
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}* Linklist;
//2
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}
typedef struct Node* Linklist;
1.5 结构体变量的定义和初始化
- 定义
struct Point
{
int x;
int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1
struct Point p2; //定义结构体变量p2
- 初始化
struct Stu
{
char name[20];
int age;
};
struct Stu s ={"zhangs", 20};//定义变量的同时初始化
struct Point
{
int x;
int y;
}p1={1,3};
- 嵌套初始化
struct Point
{
int x;
int y;
}p1;
struct Node
{
int data;
struct Point p;
}n1={10,{4,5}};
int main()
{
struct Node n2 = {11,{1,2}};
printf("%d %d %d\n",n2.data,n2.p.x,n2.p.y);//11 1 2
return 0;
}
1.6 结构体内存对齐
结构体的大小练习
#include <stdio.h>
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
struct S4
{
char c1;
struct S3;
double d1;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1));//12
printf("%d\n", sizeof(struct S2));//8
printf("%d\n", sizeof(struct S3));//16
printf("%d\n", sizeof(struct S4));//32
return 0;
}
结构体对齐规则
- 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.
- 3.结构体总大小为最大对齐数的整数倍.
- 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.
为什么存在内存对齐?
- 1.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. - 2.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,处理器需要做两次内存访问;
而对齐的内存访问仅需要一次访问.
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：
让占用空间小的成员尽量集中在一起。
1.7 修改默认对齐数
#pragma pack(8) //设计默认对齐数为8
#pragma pack()//取消默认的对齐数,还原为默认
1.8 结构体传参
#include <stdio.h>
struct S
{
int data[1000];
int num;
};
struct S s = { {1,2,3,4},1000 };
//传值调用--形参是实参的临时拷贝
void print1(struct S s)
{
printf("%d\n", s.num);
}
//传址调用
void print2(struct S* s)
{
printf("%d\n", s->num);
}
int main()
{
print1(s);
print2(&s);
return 0;
}
- 函数传参的时候，参数是需要压栈，会有时间和空间上的系统开销。
- 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。
- 建议结构体传参时,传结构体的地址.
2. 位段
2.1 什么是位段
- 1.位段的成员必须是整型家族.
- 2.位段的成员名后有一个冒号和一个数字.
struct A
{
//4byte--32bit
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
//15bit
//4byte--32bit
int _d:30;
}
int main()
{
printf("%d\n",sizeof(struct A));//8byte
return 0;
}
2.2 位段的内存分配
-
- 位段的成员属于整型家族类型
-
- 位段的空间按照int(4byte)或char(1byte) 的方式来开辟.
-
- 位段是不跨平台,注意可移植的程序应该避免使用位段.
2.3 位段的跨平台问题
-
1.int 位段被当成有符号还是无符号不确定
-
2.位段中最大位数目不能确定.
-
3.位段中的成员在内存中的分配标准尚未定义.(一个字节内部,存放数据顺序不确定)
-
4.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.
-
总结:
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.
2.4 位段的应用
- 网络ip数据报
3. 枚举
- 枚举: 把可能的值一一列举.
- { }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。
3.1 枚举类型的定义
#include <stdio.h>
enum Day
{
Mon,//默认从0开始
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
int main()
{
enum Day d = Mon;
printf("%d\n", d);//0
return 0;
}
3.2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
- 5.一次可定义多个常量
3.3 枚举的使用
#include<stdio.h>
enum Color
{
red = 1,
green = 2,
bule=4
};
int main()
{
enum Color clr = green;
//只能拿枚举常量给枚举变量赋值
//clr = 5;//err
return 0;
}
4. 联合(共用体)
4.1 联合类型的定义
- 联合是一种特殊的自定义类型
- 联合类型定义的变量包含一系列的成员,特征是这些成员公用一块空间.
#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;
//计算联合变量的大小
printf("%d\n", sizeof(un));//4
return 0;
}
4.2 联合的特点
-
联合的成员是共用同一块内存空间,这样一个联合变量的大小,至少是最大成员的大小.
-
判断大小端
//1
#include <stdio.h>
int check_sys()
{
int a = 1;//00 00 00 01
return *(char*)&a;
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}
//2
#include <stdio.h>
int check_sys()
{
union
{
int i;
char c;
}u;
u.i = 1;
return u.c;
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}
4.3 联合体大小的计算
- 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.
#include <stdio.h>
union Un1
{
char c[5];//5
int i ;//4
};
union Un2
{
short c[7];//14
int i;//4
};
int main()
{
printf("%d\n",sizeof(union Un1));//8
printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16
return 0;
}
