C语言深度解析之六：自定义类型详解(结构体+枚举+联合)

今天更新的东西比较简单&＃xff0c;最重要的东西就是结构体的内存对齐&＃xff0c;还有位段&＃xff0c;枚举和联合体的概念和一些计算。

一.结构体

首先来复习一下什么是结构体&＃xff0c;结构是一些值的集合&＃xff0c;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.结构体的正常声明就不讲了&＃xff0c;说一下特殊声明&＃xff0c;也就是匿名结构体&＃xff0c;定义如下&＃xff1a;

在括号后面必须把变量名字加上&＃xff0c;且只能用一次。

匿名结构体的成员如果一样&＃xff0c;但在编译器看来也是不同类型的结构体&＃xff0c;举例如下&＃xff1a;

2.结构的自引用

 正确的自引用应该使用数据&＃43;指针的方式

对结构体重命名没问题&＃xff0c;不能对匿名结构体进行命名。

还有其他的一些写法。

3.结构体初始化和定义就不讲了&＃xff0c;忘了的话去翻翻前面的文章。

4.内存对齐&＃xff0c;这是一个热门考点

首先来说内存对齐的规则&＃xff1a;
  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&＃xff08;对齐数&＃xff09;的整数倍的地址处。 对齐数 &＃61; 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&＃xff08;每个成员变量都有一个对齐数&＃xff09;的整数倍。

  4. 如果嵌套了结构体的情况&＃xff0c;嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处&＃xff0c;结构体的整体大小就是所有最大对齐数&＃xff08;含嵌套结构体的对齐数&＃xff09;的整数倍。

来看几道例题&＃xff1a;这些例题其实都可以用画图的形式画出来&＃xff0c;

注意&＃xff1a;打印s5的时候略有不同&＃xff0c;s5将默认对齐数设置为了4&＃xff0c;所以村粗double类型的时候没有从8开始&＃xff0c;而是从4开始。

那么为什么要内存对齐呢&＃xff0c;通常的原因有两个&＃xff1a;

1. 平台原因(移植原因)&＃xff1a; 不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的&＃xff1b;某些硬件平台只能在某些地址处取某些特 定类型的数据&＃xff0c;否则抛出硬件异常。

2. 性能原因&＃xff1a; 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&＃xff0c;为了访问未对齐的内存&＃xff0c;处理器需要作两次内存访问&＃xff1b;而对齐的内存访问仅需要一次访问.

总结来说&＃xff0c;结构体的内存对齐就是用空间来换取效率。

这里还需要提一下一个宏&＃xff1a;offsetof&＃xff0c;这个宏是用来计算结构体成员相对于起始位置的偏移量&＃xff0c;这里还需要引一个头文件&＃xff0c;如下图所示。

 5.结构体的传参再提一嘴&＃xff1a;

函数传参的时候&＃xff0c;参数是需要压栈&＃xff0c;会有时间和空间上的系统开销。

所以如果传递一个结构体对象的时候&＃xff0c;结构体过大&＃xff0c;参数压栈的的系统开销比较大&＃xff0c;所以会导致性能的下降。

6.位段

 位段其实跟结构体差不多&＃xff0c;它限制了内置类型的比特位大小&＃xff0c;并且不用内存对齐&＃xff0c;还有其书写形式&＃xff1a;

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。

 还有位段的内存分配&＃xff0c;其实这个没有严格的标准&＃xff0c;这里只讲vs2019平台

1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char &＃xff08;属于整形家族&＃xff09;类型

2. 位段的空间上是按照需要以4个字节&＃xff08; int &＃xff09;或者1个字节&＃xff08; char &＃xff09;的方式来开辟的。  

3. 位段涉及很多不确定因素&＃xff0c;位段是不跨平台的&＃xff0c;注重可移植的程序应该避免使用位段。

通过这个程序来看看是怎么存放的 &＃xff1a;

通过改变abcd的赋值&＃xff0c;卡比特位来检测存入的和分析的是否一致。

 位段的跨平台问题

1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。

2. 位段中最大位的数目不能确定。&＃xff08;16位机器最大16&＃xff0c;32位机器最大32&＃xff0c;写成27&＃xff0c;在16位机 器会出问题。

3. 位段中的成员在内存中从左向右分配&＃xff0c;还是从右向左分配标准尚未定义。

4. 当一个结构包含两个位段&＃xff0c;第二个位段成员比较大&＃xff0c;无法容纳于第一个位段剩余的位时&＃xff0c;是舍弃剩余的位还是利用&＃xff0c;这是不确定的。

 那么位段问题这么多&＃xff0c;它有什么用呢&＃xff0c;

传输数据&＃xff1a;数据在网络上做分装&＃xff0c;才可以准确无误的完成传输&＃xff0c;这就需要位段&＃xff08;如4位版本号&＃xff0c;4位首部长度&＃xff0c;8位服务类型&＃xff0c;16位总长度&＃xff09;&＃xff0c;这里对空间的浪费非常小&＃xff0c;也完成的数据传输该有的作用。

二.枚举

不想打字了&＃xff0c;这个很简单&＃xff0c;直接上代码图吧 

我们可以使用 #define 定义常量&＃xff0c;为什么非要使用枚举&＃xff1f;

枚举的优点&＃xff1a; 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&＃xff0c;更加严谨。 3. 防止了命名污染&＃xff08;封装&＃xff09; 4. 便于调试 5. 使用方便&＃xff0c;一次可以定义多个常量

三.联合

联合也是一种特殊的自定义类型

这种类型定义的变量也包含一系列的成员&＃xff0c;特征是这些成员公用同一块空间&＃xff08;所以联合也叫共用体&＃xff09;。 

也是直接上图&＃xff0c;联合体就是两个类型变量公用一块区域

 这里也可以用联合的方式来判断大小端&＃xff1a;原理是i中赋值1&＃xff0c;如果是小端存储&＃xff0c;存在联合体中就是01 00 00 00&＃xff0c;这时候访问un.c的时候只访问1个字节&＃xff0c;也就是01

 最后就是联合体大小的计算

1.联合的大小至少是最大成员的大小。

2.当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候&＃xff0c;就要对齐到最大对齐数的整数倍。

 下次更新通讯录的小程序。