从零开始的c语言日记day41——自定义类型结构体

一、结构体的声明

1.1结构的基础知识

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。

Tag结构体标签

Member-list成员列表-里面可以有很多成员

Variable-list变量列表

结构体类型的定义方式

S1,s2是struct stu类型的变量,如果他们他外面就是全局变量在其他程序里面就是局部变量

1.3特殊声明

匿名结构体类型——只可以使用一次

1.4结构体的自引用

在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢?

本节知识点数据结构分为

线形

顺序表

链表

树型

二叉树

顺序表:连续在内存中存储数据叫顺序表

链表:在1个节点里存一个数据,和下一个节点的地址

 

自己找到与自己同类型的另外一个节点

1.5结构体变量的定义和初始化

嵌套

打印格式

1.6结构体内存对齐

计算结构体的大小

首先得掌握结构体的对齐规则:

  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。对齐数=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(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。

假设S1从0开始储存,每往下一个框为一个字节,那么根据规则1,c1应该在0的位置。

i的大小是4个字节,vs系统默认大小为8个字节根据规则2取小的那个,并且放在最近的整数倍数上,所以放在4.但之间的内存申请了没有使用所以浪费了。之后c2是一个字节在1的倍数上,根据规则3总大小为最大对齐数的整倍数,最大对齐数为4但是现在8以及被占用了所以往下找到12,因此s1的内存大小就为12

验证

Offsetor:宏-可以返回一个结构体成员在这个变量中的偏移量

其他编译器默认对齐数就是自身大小

S4为什么不是40是32?

(s3总大小为16字节)

根据规则1,c1占到0位,嵌套结构体根据规则4,嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处那么就应该到8,从8开始往下16个字节到23位,接下来double到24正好是8的倍数往下到31.由此可知0-31一共是32个字节,因此大小为32

为什么存在内存对齐?

大部分的参考资料都是如是说的:

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:

结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

为啥一样的数据只是顺序不一样大小也不一样?

那在设计结构体的时候,我们既要满足对齐,又要节省空间,如何做至

让占用空间小的成员尽量集中在一起。

不修改默认值(8)

结果为16

修改默认值为(4)

结果为12

因为修改后根据规则2就从4开始了

二、位段

结构体讲完就得讲讲结构体实现位段的能力。

2.1什么是位段

位段的声明和结构是类似的,有两个不同:

  1. 位段的成员必须是int、unsigned int或signed int。
  2. ⒉.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

不需要过多的内存够用就行

因为是int型所以直接先开辟4个字节上面3个一共占了15个比特位到_d的时候已经不够用了所以又开辟了4个字节,最后计算为8个字节

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

2.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。

3.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。

3和4开辟一个字节还剩一个比特位,到c5不够用了又开辟一个字节,到d4又不够用了再开辟一个字节,所以一共三个字节,期间浪费了4个比特位

再看主程序,内存是一个字节由右向左储存,10的二进制表示为1010但是a只要了3个比特位,所以就只放进去了010之后原理一样

转换成进制在内存里,再通过调试验证发现s储存的为62 03 04

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,但是可以很好的节省空间,但是有跨平台的问题存在。

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