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自定义类型:结构体

时间:2024-07-12 17:26:00浏览次数:14  
标签:struct 自定义 int 成员 位段 类型 对齐 结构

  一、结构体的声明

结构体是一些值的集合,这些值称为成员变量。结构的每个成语可以是不同的类型的变量。

1.1结构体变量的创建和初始化

结构体的初始化为分为按照结构体成员的顺序初始化按照指定的顺序初始化

1.2 结构体的特殊声明

在声明结构体的时候,可以不完全的声明

如下代码:

struct
{
    int a;
    char b;
    float c;
}x;

struct 
{
    int a;
    char b;
    float c;
}a[20],*p;
 

注意:匿名的结构体类型,如果没有对结构体类型重命名的话,基本上只能使用一次

1.3 结构体的自引用

一般使用以上两种方式来对结构体自引用,在链表中将会运用。

 二、结构体的内存对齐

我们已经掌握了结构体的基本使用

现在我们深入讨论一个问题:计算结构体的大小

也是一个热门考点:结构体的内存对齐

2.1 对齐规则

结构体的对齐规则:

1. 结构体的第一个成员对齐到结构体变量起始位置偏移量为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变量大小的较小值

例如:vs中默认为8,linux中gcc没有默认对齐数,对齐数就是成员自身大小。

3. 结构体总大小为最大对齐数(结构体中每个成员变量都有一个对齐数,所有对齐数中最大的)的整倍数。

4. 如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体成员对齐到自己成员中最大对齐数的整倍数,结构体的整体大小就是所有最大对齐数(含嵌套在结构体中成员的对齐数)的整倍数。

例如:

例如上述的s1和s2:

char c1、char c2 的对齐数均为1;而int n的对齐数为4;而结构体的总大小为最大对齐数的整倍数恰好为8;同理可知,s2 的大小为12;

上述代码中要注意:s2中的struct s1的对齐数应该为s1成员中最大对齐数(8)的倍数。

2.2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值的;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,处理器需要做两次内存访问;而对齐的内存访问仅需要一次访问。

总体来说,结构体的内存对齐就是拿空间来换取时间的做法。

因此,在设计结构体的时候,既要满足对齐,又要节省空间,

我们就让占用空间小的成员尽量集中在一起,例如:

struct s1
{
    char c1;
    char c2;
    int i;

};

2.3 修改默认对齐数

1.#pragma 这个预处理指令,可以修改编译器的默认对齐数

2.#pragma pack(一般为2^n)这个预处理指令,可以改变编译器的默认对齐数

3.例如#pragma pack(1), #pragma(2) , #pragma(4)    //设置对齐数为1,2,4;

4. #pragma pack()    //取消设置的对齐数,还原为默认

三、结构体传参

 

比较上面的print1和print2函数,我们首选print2函数,

原因:函数传参的时候,参数是需要压栈的,会有时间和空间上的系统开销。

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

结论:结构体传参的时候,要传结构体的地址。

四、结构体的位段

结构体有实现位段的能力

4.1什么是位段

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 或者signed int

2、位段的成员后边有一个冒号数字

比如:

#include<stdio.h>
struct A//结构体
{
	int a;
	int b;
	int c;
	int d;
};
struct B//结构体实现位段
{
	int a : 2;//只给了两个比特位,意味着只能存放0,1,2,3,不能存放大于它们的值
	int b : 5;//同理
	int c : 10;
	int d : 30;
};
int main()
{
	printf("%zd\n", sizeof(struct A));//16个字节
	printf("%zd\n", sizeof(struct B));//8个字节
	//发现位段较于结构体节省了空间
	return 0;
}

位段后面的值代表了占用了几个比特位

总结:位段相较于结构体节省了空间。

4.2 位段的内存分配

位段设计很多不确定因素,位段是不跨平台的,注意可移植的程序应该避免使用位段。

在给定了空间后,在空间的内部是从左向右使用还是从右向左使用,这个是不确定的

当剩下空间不足以存放下一个成员的时候,空间是浪费还是使用,这个是不确定的

4.3位段的应用

下图是网络协议中,IP数据报的格式,我们可以看到其中很多的属性只需要几个bit位就能描述,这里使用位段,能够实现想要的效果,也节省了空间,这样网络传输的数据报大小也会较小⼀些,对网络的畅通是有帮助的。

 1、在网络中发送数据的时候,需要进行数据的封装,例如:加上源地址与目的地址。(计算机网络中的网络层协议——> IP协议)。

2、为了避免网络拥堵,相办法节省空间,使用的就是位段。

4.4 位段使用的注意事项

1.位段的几个成员共有同⼀个字节,这样有些成员的起始位置并不是某个字节的起始位置,那么这些位置处是没有地址的。内存中每个字节分配一个地址,一个字节内部的bit位是没有地址的。

2.所以不能对位段的成员使用&操作符,这样就不能使用 scanf 直接给位段的成员输⼊值,只能是先输⼊放在一个变量中,然后赋值给位段的成员。 

#include<stdio.h>
struct A
{
	int _a : 2;
	int _b : 5;
	int _c : 10;
	int _d : 30;
};
int main()
{
	//这是错误的
	struct A sa = { 0 };
	scanf("%d", &sa._b); 

	//正确的示范
	int b = 0;
	scanf("%d", &b);
	sa._b = b;
	return 0;
}

标签:struct,自定义,int,成员,位段,类型,对齐,结构
From: https://blog.csdn.net/Rosillll/article/details/140377300

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