0基础三个月掌握C语言（14）-上

自定义类型

其实C语言有内置类型也有自定义的类型

内置类型（C语言本身支持的现成的类型）如：char short int long float double....

但仅仅有这些类型是不够的

比如说我们想表示一个人（复杂对象）

对于人的描述那就很多了比如：性别年龄身高........

所以C语言就有了自定义类型

自定义类型：结构体

其实我们之前有说过结构体的一些知识点现在我们再进行复习一遍以加深印象

结构体回顾

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。

结构体类型的声明

例如描述一个学生：

我们这里定义了一个struct Stu的结构体类型它的成员变量有三个字符数组name 整形变量age 字符数组gender

注意：最后的分号不能丢

结构体变量的创建和初始化

结构的特殊声明

在声明结构的时候，可以不完全的声明。

⽐如：匿名结构体类型

这里我们在声明的时候省略掉了结构体标签即struct后面为空

正常是struct x x为结构体标签

如何在上述代码的基础上我们让

p=&x;

警告：

编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型所以是非法的

匿名的结构体类型如果没有对结构体类型重命名的话（typedef）基本上只能使用一次

我们给匿名结构体类型重命名为X 然后定义了一个名为i的结构体变量

结构的⾃引⽤

在讲之前我们还得先讲一下数据结构中的链表

当然还是希望大家自行去搜索因为这里我只能讲个大概

数据结构--其实是数据在内存中的存储和组织（各个数据之间的关系）的结构

那我们开始讲链表了

这里我们讲下链表

假设要在内存中存储1 2 3 4 5

我们当然可以用数组来存储（连续空间）---在数据结构也称为顺序表

但我们的链表可不是连续的哦

是靠各个结点（存储数值和下一结点的地址）连接起来

当然我们也需要有一个头结点来找到我们存储的数据

在最后一个结点存放地址的位置我们置为空说明之后无结点了

我们只要找到1就可以找到其余数

每个结点分成两部分（data域：存储数值指针域：存储下一结点的地址）

指针域：使得当前结点可以指向下一结点

在结构体中包含⼀个类型为该结构本⾝的成员是否可以呢？

⽐如，定义⼀个链表的结点：

上述代码正确吗？如果正确，那 sizeof(struct Node) 是多少？

仔细分析，其实是不⾏的，因为⼀个结构体中再包含⼀个同类型的结构体变量，这样结构体变量的⼤⼩就会⽆穷的⼤，是不合理的。想象成套娃一样

正确的⾃引⽤⽅式：

我们让next成为一个指针指向下一个结构体的地址这样就可以实现结构体间的连接

在结构体⾃引⽤使⽤的过程中，夹杂了 typedef 对匿名结构体类型重命名，也容易引⼊问题，看看

下⾯的代码，可⾏吗？

答案是不行的

这里的struct Node* next中的struct Node此时还不能省

我们是先定义结构体类型再重命名不能在定义结构体类型的时候直接使用重命名后的名字

当然匿名的结构体类型是不能实现这种结构体自引用的效果的

正确形式应该为：

用typedef给结构体类型（struct Node)重命名为Node

当然下面代码也能实现重命名

结构体内存对⻬

我们已经掌握了结构体的基本使⽤了。

现在我们深⼊讨论⼀个问题：计算结构体的⼤⼩。

这也是⼀个特别热⻔的考点：结构体内存对⻬

那我们先上一段代码来看看你是否能计算出来结构体大小

我刚开始看到这题的时候我给出的答案是4 我当时认为结构体变量s初始化为数字0

以为这个0会赋给i 又因为i为int类型所以得出结果为4

但是答案为12

对齐规则

⾸先得掌握结构体的对⻬规则：

1.结构体的第⼀个成员对⻬到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处

//这里就意味着我们的c1存放在偏移量为0的地址处

2.其他成员变量要对⻬到某个数字（对⻬数）的整数倍的地址处。

//这里我们的i就从偏移量为4的地址起始向下取4个字节（4--7）

//我们的c2的对齐数为1 8是1的倍数所以我们的c2存在偏移量为8的地址处

对⻬数 = 编译器默认的⼀个对⻬数与该成员变量⼤⼩的较⼩值。

VS 中默认的值为 8

//这里i的大小为4字节所以这里我们i的对齐数为4（4<8)

注意：Linux中 gcc 没有默认对⻬数，对⻬数就是成员⾃⾝的⼤⼩

3. 结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数（结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数，所有对⻬数中最⼤的）的

整数倍。

//我们本题的最大对齐数为4 结构体的总大小为最大对齐数的整数倍

//结构体的总大小：9 10 11都不是4的整数倍 12是4的倍数所以本题输出的是12（偏移量为0-11）

x表示空间被浪费了不存放数据

4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处，结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数（含嵌套结构体中成员的对⻬数）的整数倍。

练习1

c1 c2分别放在偏移量为0 1的地址处

因为i的最大对齐数为4（在VS中默认为8 这里4<8)

所以i占据偏移量为4--7的空间结构体的总大小为4的倍数刚好8是4的倍数

所以答案为8

练习2

double类型占8个字节--最大对齐数

所以其占据偏移量0-7的地址 c放在偏移量为8的地址处

i的对齐数为4 找到一个4的倍数即为12 所以偏移量12-15的地址处存放i

16是最大对齐数8的倍数所以16是最终结果

练习3

嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处

所以我们嵌套的s3（最大对齐数为8）从偏移量为8的位置向后占据16个字节

然后变量d的对齐数为8 刚好24是8的倍数 d便占据偏移量24-31的地址

刚好0-31 这里的结构体的整体大小为32 是最大对齐数8的倍数所以结果为32

为什么存在内存对⻬?

⼤部分的参考资料都是这样说的：

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⻬。原因在于，为了访问未对⻬的内存，处理器需要作两次内存访问；⽽对⻬的内存访问仅需要⼀次访问。假设⼀个处理器总是从内存中取8个字节，则地址必须是8的倍数。如果我们能保证将所有的double类型的数据的地址都对⻬成8的倍数，那么就可以⽤⼀个内存操作来读或者写值了。否则，我们可能需要执⾏两次内存访问，因为对象可能被分放在两个8字节内存块中。

总体来说：结构体的内存对⻬是拿空间来换取时间的做法。

举例：

假设我们给一个结构体

struct S

{

char c;//1

int i;//4

};

在这里我们应该需要8个字节来存放该结构体

假设我们32位系统每次读取4个字节

第一种情况一次即可读取到i

第二种情况则需要两次才能读取出来第一次读取不全第二次补全