C语言:自定义类型详解

时间:2022-05-30 13:23:10

 

一、结构体

 

1.结构体变量的定义及初始化

直接上代码:

struct Point {
	int x;
	int y;
}p1;     //创建结构体时顺便创建变量,分号一定不能掉
struct Point p2;    //单独创建变量
struct Point p3 = { 1,2 };   //创建变量时顺便赋值
struct Node {
	char str[20];
	struct Point p;     //结构体嵌套
}n1 = { "abcd",{3,4} };
int main() {
	printf("%s
", n1.str);   //结构体访问时,用.或者->,变量访问用.,指针访问用->
	printf("%d
", n1.p.x);
	printf("%d
", n1.p.y);
	return 0;
}

C语言:自定义类型详解

struct是创建结构体的关键字,Point是结构体的名字,p1为结构体Point的一个变量,x,y称为结构体Point中的成员变量,变量的创建有两种形式,第一,可以在创建结构体时一起创建,第二,单独创建,创建规则为类型+名称,对于结构体的赋值,可以在创建变量的时候顺便赋值,可以先创建变量再单独赋值。结构体的访问有两种方式,当使用变量进行访问时,用.(点),再选择该变量对应的属性;当使用指针进行访问时,用->,再选择对应的属性即可。

 

2.结构体内存对齐

当我们想去计算结构体占内存大小的时候,就需要知道结构图内存对齐这一概念,我们先来看两个例子:

struct A {
	char a;
	char b;
	int c;
};
struct B {
	char a;
	int c;
	char b;
};
int main(){
	printf("%d
", sizeof(struct A));
	printf("%d
", sizeof(struct B));
	return 0;
}

C语言:自定义类型详解

结果表明,A和B两个结构体所占内存大小并不相等,但是其内部成员变量是一样的,只是顺序不一样。造成结果不同的原因就是因为内存对齐,我们来介绍结构体内存对齐的规则:

1.第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。

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。在VS编译器中,默认对齐数是8。

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。

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。

 

3.为什么要内存对齐呢?

从上面的结果我们大概就能猜到,为了节省空间。总的来说,主要原因有两点:

1.平台原因:

某些硬件平台只能在特定的地址处取地址,没有内存对齐,取值时可能会出错。

2.性能原因:

对于不对齐的情况,在读取数据时可能要读取两次,以下图为例:

C语言:自定义类型详解

在一个32位平台上,在不对齐的情况下,如果想要读取int的4个字节,第一次会读取到char的一个字节,和int的后3个字节(小端),需要再读取一次,才能将int的4个字节完全读取出来;相比较而言,如果是在内存对齐的情况下,只需要读取一次就可以把int的4个直接读取出来。

 

二、位段

结构体还有实现位段的能力,问题来了,什么是位段呢?

 

1.什么是位段

位段的声明和结构体是类似的,但有两点不同:

  • 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。
  • 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;
 int _b:5;
 int _c:3;
 int _d:4;
};

A就是一个位段类型,想要知道A的大小,同样可以用sizeof来求。

 

2.位段的内存分配

拿上面的位段A来说,会先在内存中开辟一个4字节的空间,冒号后面的数字表示该成员变量所占内存的大小,单位为bit,位段中的成员在内存中从左向右分配, 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。总的来说,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。光说不太好理解,我们来看下图:

C语言:自定义类型详解

当然,位段虽然比结构体更节省内存,但其存在跨平台问题,需要谨慎使用。

 

三、枚举

 

1.枚举的定义

enum Day//星期
{
 Mon,  //默认情况下Mon值为0,后面的成员变量的值依次递增
 Tues,
 Wed,
 Thur,
 Fri,
 Sat,
 Sun
};

当然也可以在定义的时候赋值,例如:

enum Color//颜色
{
 RED=1,
 GREEN=2,
 BLUE=4
};

 

2.枚举的优点

我们知道,#define可以定义常量,那为什么要用枚举呢?

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.使用方便,一次可以定义多个常量

既然存在,就有其存在的道理,有些时候#define更方便,有时候枚举更方便,我们要学会合理使用

 

四、联合(共用体)

 

1.联合类型的定义

union Un  //声明
{
 char c;
 int i;
};
union Un un;  //定义变量
printf("%d
", sizeof(un));  //计算共用体的大小

 

2.联合的特点

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)。

union Un
{
 int i;
 char c;
};
union Un un;
// 下面输出的结果是一样的吗?
printf("%d
", &(un.i));
printf("%d
", &(un.c));
//下面输出的结果是什么?
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%x
", un.i);

C语言:自定义类型详解

从结果可以看出,i和c的地址是一样的,因为他们共用一块空间,当分别给i、c赋值时,后赋值的c会覆盖之前i的部分值。

 

3.联合大小的计算

  • 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。

例如:

union Un1
{
 char c[5];
 int i;
};
union Un2
{
 short c[7];
 int i;
};
//下面输出的结果是什么?
printf("%d
", sizeof(union Un1));  //8,c占5个字节,比i大,最大对齐数位4,需要为4的倍数,所以为8
printf("%d
", sizeof(union Un2));  //16,c占14个字节,最大对齐数为4,所以为16

 

总结

本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注服务器之家的更多内容!

原文链接:https://blog.csdn.net/qq_44888950/article/details/120442843