自定义类型详解(C语言)

自定义类型

  • 一. 结构体
    • 1.1 什么是结构体
    • 1.2 结构体的声明
    • 1.3 特殊的声明
    • 1.4 结构体的自引用
    • 1.5 结构体变量的定义和初始化
      • 1.5.1 结构体变量的定义
      • 1.5.2 结构体变量的初始化
    • 1.6 结构体内存对齐
      • 1.6.1 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
  • 二. 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
  • 三. 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
  • 四. 联合(共用体)
    • 4.1 联合类型的定义
    • 4.2 联合的特点
    • 4.3 联合大小的计算

一. 结构体

1.1 什么是结构体

结构体: 结构体是一些值的集合,这些值被称为成员变量,结构体中的成员变量可以是不同类型的变量

1.2 结构体的声明

struct tag //结构体名
{member-list; //成员列表
}variable-list; //结构体变量列表

例如,描述一个学生

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

1.3 特殊的声明

在声明结构体时,可以不完全的声明,即结构体名可以省略,这种结构体一般被称为匿名结构体,只能使用一次

//匿名结构体类型
struct
{int a;char b;float c;
}x;struct
{int a;char b;float c;
}a[20], *p;

上面两个结构体在声明时都省略了结构体标签(结构体名),那么问题来了,p=&x,这句话对嘛?

即使两个结构体没有名字,并且里面的成员变量完全相同,但编译器也会认为这是两个不同的结构体,所以这种写法是错误的

1.4 结构体的自引用

结构体的自引用: 结构体的自引用就是结构体里面又包含了本身

//代码1
struct Node
{int data;struct Node next;
};
//可行否?
如果可以,那sizeof(struct Node)是多少?

上述这种方式是错误的,因为我们在计算sizeof(struct Node)结构体里面又包含了自己,所以就会无限套娃,算不出来一个答案,正确的定义如下:

//代码2
struct Node
{int data;struct Node* next;
};

要将里面包含的结构体定义为结构体指针的形式,这样我们通过next的地址,就能很好的找到另一个结构体在内存中的位置

注意:

//代码3
typedef struct
{int data;Node* next;
}Node;
//这样写代码,可行否?

这样写代码是错误的,因为在使用typedef时我们要对struct这个匿名结构体类型重命名,但在命名过程中遇到了Node*,编译器就会报错说之前没有见过Node这种类型,所以我们在用typedef时不要使用匿名结构体去重命名,这就类似于先有鸡还是先有蛋的问题,正确代码如下

//解决方案:
typedef struct Node
{int data;struct Node* next;
}Node;

一定要用完整的结构体声明方式去声明,才能用typedef重命名

1.5 结构体变量的定义和初始化

有了结构体,那么我们如何定义一个结构体变量并且为它初始化呢?

1.5.1 结构体变量的定义

struct Point
{int x;int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1struct Point p2; //定义结构体变量p2

如上:有两种方式定义结构体变量

  • 在声明类型的同时定义结构体变量,如上p1,p1属于全局变量
  • 利用结构体类型定义结构体变量,如上p2,p2属于局部变量

1.5.2 结构体变量的初始化

//初始化:定义变量的同时赋初值。
struct Stu        //类型声明
{char name[15];//名字int age;      //年龄
};struct Stu s = {"zhangsan", 20};//初始化struct Node
{int data;struct Point p;struct Node* next; 
}n1 = {10, {4,5}, NULL}; //结构体嵌套初始化struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};//结构体嵌套初始化

结构体变量的初始化也是两种方式

  • 在定义结构体变量时初始化,如上图 s
  • 结构体嵌套初始化,如上图n1,n2

1.6 结构体内存对齐

上面我们知道了结构体如何定义,声明,初始化,那么结构体成员变量在内存中是如何存储的?我们如何去计算一个结构体在内存中占用的字节数?

其实在计算结构体内存时有一定的对齐规则如下:

  • (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
    如何计算对齐数

对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员数据类型大小的较小值.VS中默认的值为8,Linux中没有默认对齐数,对齐数就是成员自身的大小

  • (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。
struct S2
{char c1;char c2;int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));

默认对齐数是8,c1是第一个直接放在偏移量为0的位置,从第二个c2开始,要计算他们的对齐数,对齐数=该成员大小和默认对齐数的最小值,即1和8的最小值,显然是1,所以c2应放在1的整数倍上即下标为1的地址上,变量i同理,变量i的实际大小为4与默认对齐数的最小值还是4,所以要放在下标为4的整数倍的位置,即下标为4的位置,如下图
在这里插入图片描述
所以整个结构体的大小为8个字节

还有一种情况是结构体里嵌套一个结构体

struct S3
{char c1;struct S2 s2;char d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));

c1的大小是1个字节,和默认对齐数(8)的最小值还是1,上面我们计算过S2里面三个成员变量的对齐数,其中最大的是i,即4,和默认对齐数的最小值是4,char的大小是1,和默认对齐数的最小值是1,所以S3的结构体内存图如下

在这里插入图片描述
所以S3的结构体大小是13个字节

1.6.1 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,处理器需要作两次内存访问,而对齐的内存访问仅需要一次访问。

==总体来说:==结构体空间对齐就是用空间换取时间的做法

1.7 修改默认对齐数

我们知道结构体内存的大小和默认对齐数有关,也和我们定义结构体成员变量的顺序有关,我们应将类型相同的变量定义在一起.这样可以使结构体所占内存尽可能小,同时也可以通过修改默认对齐数的方式

之前我们见过了 #pragma 这个预处理指令,这里我们再次使用,可以改变我们的默认对齐数

#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S2
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数,还原为默认

如果觉得默认对齐数不合适时可以适当修改,但一般不轻易修改默认对齐数

1.8 结构体传参

结构体传参有两种方式

  • 将一个结构体变量传过去
//结构体传参
void print1(struct S s)
{printf("%d\n", s.num);
}int main()
{print1(s);  //传结构体return 0}
  • 传一个结构体指针
void print2(struct S* ps)
{printf("%d\n", ps->num);
}int main()
{print2(&s); //传地址return 0;

我们一般用第二种传地址的方式,因为参数在传递的过程中形参是实参的一份临时拷贝,形参也是要压栈的,直接传一个结构体变量所占的字节一般要比一个指针大的多,所以一般选择传地址

二. 位段

2.1 什么是位段

位段一般是通过结构体来实现的,位段的声明和结构体是类似的,有两个不同

  • 1.位段的成员必须是 char,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
struct A
{int _a:2;int _b:5;int _c:10;int _d:30;
};

A就是一个位段类型,那么A占多少个字节呢

2.2 位段的内存分配

    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
    1. 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。
    1. 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。
//一个例子
struct S
{char a:3;char b:4;char c:5;char d:4;
};
struct S s = {0};
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;
//空间是如何开辟的

在VS的编译器上,会先配该数据类型对应的字节数,比如char a,先给a分配一个字节的大小,但a只占一个字节中的3个比特位,所以剩下5个比特位,b占4个比特位,剩下1个比特位不够c,因为c是char类型所以会在申请一个字节的大小,刚才剩下的一个比特位就被浪费掉了,新的一个字节c占五个字节,剩下三个字节不够d,就会在申请1个字节给d用

综上S的空间为3个字节

所以问题来了给s中的成员赋值时,会得到什么呢?

对于a来说10的二进制是00001010(char类型一个字节),但a中只能存储3位,所以会发生截断得到010,也就是10进制的2

其他的依次类推

2.3 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。(16位机器最大16,32位机器最大32,写成27,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,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,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,并且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

因为位段比结构体更能用来节省空间,所以一般用在网络传输的数据报中,数据包中各部分都是用位段来规定大小的,因为数据报越小,在网络上传输速度就越快

三. 枚举

枚举顾名思义就是一 一列举

3.1 枚举类型的定义

enum Day//星期
{Mon,Tues,Wed,Thur,Fri,Sat,Sun
};enum Sex//性别
{MALE,FEMALE,SECRET
}enum Color//颜色
{RED,GREEN,BLUE
};

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,也叫做枚举常量

这些可能取值都是有值的,默认从0开始,依次递增1,当然在声明枚举类型的时候也可以赋初值。

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

如果不给初值,默认从0开始递增,如果某一个有初始值,这个值以下的往下递增,以上的还是从0开始递增

3.2 枚举的优点

我们可以使用 #define 定义常量,为什么非要使用枚举?
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. 便于调试
  4. 使用方便,一次可以定义多个常量

3.3 枚举的使用

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;//这种C语言可以,但C++中不允许

四. 联合(共用体)

4.1 联合类型的定义

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,特征是这些成员公用同一块空间(所以联合也叫共用体)

//联合类型的声明
union Un
{char c;int i;
};
//联合变量的定义
union Un un;//计算连个变量的大小
printf("%d\n", sizeof(un));//计算出来是 4

4.2 联合的特点

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\n", &(un.i));
printf("%d\n", &(un.c));
//上述两个输出的是一样的//下面输出的结果是什么?
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%x\n", un.i);//0x55223344

联合在内存中相当于是
在这里插入图片描述
即char c共用int i的4个字节的地址

4.3 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
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\n", sizeof(union Un1));// 8
printf("%d\n", sizeof(union Un2));// 16

对于Un1,char c[5]的最大对齐数是1,int最大对齐数是4,所以该联合体最大对齐数是4,又因为c占5个字节,i占4个字节,所以至少要是5个字节,但还要是最大对齐数的整数倍所以只能是8

对于Un2,short c[7]的最大对齐数是2,int是4,所以该联合体的最大对齐数是4,又因为c占14个字节,i占4个字节,所以至少要是14个字节,但还要满足是最大对齐数的整数倍,所以是16

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/1452.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

OCR学术前沿及产业应用高峰论坛202204

OCR学术前沿及产业应用高峰论坛 相关议程:https://mp.weixin.qq.com/s/LYoKHFad9D-gjhGlVF3Czg 广告OCR技术研究与应用-腾讯 视频制作ASR,ocr得到字幕 计算机动画CG OCR实践与技术创新 - 蚂蚁 loss优化 数据合成 对比学习的方式,什么样是…

冯诺依曼体系结构

文章目录 一.冯诺依曼体系结构的主要组成部分1.输入设备 & 输出设备2.存储器3.运算器 & 控制器 二.为什么这么设计三.现实案例 一.冯诺依曼体系结构的主要组成部分 当代的计算机,本质上都是一堆硬件的集合(CPU、内存、磁盘、显卡等)…

springboot中的接口实现调用

定义接口:实现接口调用分析在类中定义方法也可以在其他类中声明使用,与使用接口的方法相比他们的差异是什么,哪个更合理 springboot中的接口实现调用: 定义接口: 通过创建一个interface的类型的类创建接口 示例: package app.test4.OpportunityMatching;import org.springframe…

【C++】命名空间 ( namespace )

目录搁这 什么是命名空间命名空间的作用如何定义命名空间命名空间的种类如何使用命名空间内的成员作用域限定符命名空间展开命名空间全部展开命名空间部分展开 总结 什么是命名空间 命名空间是一种用来避免命名冲突的机制,它可以将一段代码的名称隔离开&#xff0c…

对学习方法的一些思考

只看基金的招募书和合同的只言片语是没办法彻底的了解这只基金的策略的,必须有一个机会看看基金经理是怎么聊这个策略的! 基金这个壳子的【股票/债券】究竟应该如何配比才能达到理想且优秀的效果呢? 【债券配得多从长期(5年&#…

纯CSS实现的卡片切换效果

纯CSS实现的卡片切换效果 无需JS就可以实现限于纯静态页面产品展示不需要轮播,自动切换 示例代码 <template><div class"example-css-tab"><div class"container dwo"><div class"card"><input type"radio"…

【实战总结】SpringMVC架构升级SpringCloudAlibaba

升级目标 SpringMVCDubboZookeeper分布式架构改为Spring Cloud Alibaba微服务 技术框架:Spring Boot 2.7.2、Spring Cloud 2021.0.3 & Alibaba 2021.0.1.0 容器:Tomcat 9.0.65 JDK:1.8 配置中心:Nacos 2.0.4 消息队列:RocetMQ 4.9.3 配置中心:Apollo 11.0 缓存: Redis 4.0…

Elasticsearch 查询分析器简介

Elasticsearch 查询分析器简介 一、Elasticsearch 查询分析器概述1.1 Elasticsearch 简介1.2 查询分析器的作用 二、查询分析器类型2.1 Standard Analyzer2.2 Simple Analyzer2.3 Whitespace Analyzer2.4 Stop Analyzer2.5 Keyword Analyzer2.6 Pattern Analyzer2.7 语言分析器…

【C语言】杨氏矩阵中寻找元素

题目名称&#xff1a; 杨氏矩阵 题目内容&#xff1a; 有一个数字矩阵&#xff0c;矩阵的每行从左到右是递增的&#xff0c;矩阵从下到上递增的&#xff08;杨氏矩阵的定义&#xff09;&#xff0c;请编写程序在这样的矩阵中查找某个数字是否存在。 形如这样的矩阵就是杨氏…

[USACO21DEC] Convoluted Intervals S

洛谷[USACO21DEC] Convoluted Intervals S 题目大意 有 n n n个区间&#xff0c;第 i i i个区间为 [ a i , b i ] [a_i,b_i] [ai​,bi​]&#xff0c;都在 [ 0 , m ] [0,m] [0,m]上。对于每一个 k ∈ [ 0 , 2 m ] k\in [0,2m] k∈[0,2m]&#xff0c;求满足 a i a j ≤ k ≤ …

关于贪心算法的一个小结

下面的内容主要参考了数据结构与算法之美。 贪心算法的应用有&#xff1a; 霍夫曼编码&#xff08;Huffman Coding&#xff09; Prim和Kruskal最小生成树算法 01背包问题(当允许取部分物品的时候) 分糖果 我们有m个糖果和n个孩子。我们现在要把糖果分给这些孩子吃&#xff…

MySQL是否解决幻读问题

MySQL是否解决幻读问题 MySQL事务隔离级别 ✓ 读未提交&#xff08;Read Uncommitted&#xff09;&#xff1a;最低的隔离级别&#xff0c;会读取到其他事务还未提交的内容&#xff0c;存在脏读。 ✓ 读已提交&#xff08;Read Committed&#xff09;&#xff1a;读取到的内容都…

chatglm微调

chatGML 看到 【【官方教程】ChatGLM-6B 微调&#xff1a;P-Tuning&#xff0c;LoRA&#xff0c;Full parameter】 【精准空降到 15:27】 https://www.bilibili.com/video/BV1fd4y1Z7Y5/?share_sourcecopy_web&vd_sourceaa8c13cff97f0454ee41e1f609a655f1&t927 记得看…

npm 加速 国内镜像源

一、修改成腾讯云镜像源 1、命令 npm config set registry http://mirrors.cloud.tencent.com/npm/ 验证命令 npm config get registry 如果返回http://mirrors.cloud.tencent.com/npm/&#xff0c;说明镜像配置成功。 二、修改成淘宝镜像源 命令 npm config set regist…

一文了解Docker之网络模型

目录 1.Docker网络 1.1 Docker网络模型概述 1.2 Docker网络驱动程序 1.2.1 host模式 1.2.2 bridge模式 1.2.3 container模式 1.2.4 none模式 1.3 Docker网络命令示例 1.3.1 创建一个自定义网络 1.3.2 列出所有网络 1.3.3 连接容器到网络 1.3.4 断开容器与网络的连接…

SpringCloud(三)LoadBalancer负载均衡

一、负载均衡 实际上&#xff0c;在添加LoadBalanced注解之后&#xff0c;会启用拦截器对我们发起的服务调用请求进行拦截&#xff08;注意这里是针对我们发起的请求进行拦截&#xff09;&#xff0c;叫做LoadBalancerInterceptor&#xff0c;它实现ClientHttpRequestIntercep…

Android 系统的分区介绍

由于Android系统采用Linux架构&#xff0c;所以Android的系统分区可以类比同样采用Linux架构的操作系统&#xff08;如Windows&#xff09;。 Android系统分区分类 现在一般常见的Android分区方式共有三种&#xff0c;在不同的Android系统版本上会采用不同的分区方式。 1、传…

Postman接口自动化之postman脚本编写

这是之前搞的接口自动化方案&#xff0c;已经在业务测试中实现了使用postman编写接口脚本&#xff0c;通过GitHubJenkinsemail html report实现了接口自动化&#xff0c;现在分块整理一下。 postman脚本编写 1、创建集合 和 目录&#xff1a; 一条业务线下的接口可以放到一个…

Android adb说明与详解

Android adb 说明与详解 Android Debug Bridge&#xff08;ADB&#xff09;是一个非常有用的工具&#xff0c;它可以帮助开发人员在Android设备和计算机之间进行通信&#xff0c;以便在设备上进行调试、测试和安装应用程序。 1. 安装ADB 在使用ADB之前&#xff0c;您需要安装…

sonarqube安装并配置CI/CD

sonarqube安装使用 目录 简介效果(配置在下面查看)官方文档环境准备配置compose-sonarqube.yml启动登录集成Gitlab 获取私钥sonarqube配置gitlab查看项目 配置 手动方式Gitlab CI/CD 自动检测 简介 SonarQube是一个开源的代码质量管理平台&#xff0c;用于对代码进行静态代…