乡下人产国偷v产偷v自拍,国产午夜片在线观看,婷婷成人亚洲综合国产麻豆,久久综合给合久久狠狠狠9

  • <output id="e9wm2"></output>
    <s id="e9wm2"><nobr id="e9wm2"><ins id="e9wm2"></ins></nobr></s>

    • 分享

      C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體(struct)最全的講解(萬字干貨)

       InfoRich 2019-09-03


      結(jié)構(gòu)體的定義

      結(jié)構(gòu)體(struct)是由一系列具有相同類型或不同類型的數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)集合,也叫結(jié)構(gòu)。

      結(jié)構(gòu)體和其他類型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型一樣,例如int類型,char類型只不過結(jié)構(gòu)體可以做成你想要的數(shù)據(jù)類型。以方便日后的使用。

      在實(shí)際項(xiàng)目中,結(jié)構(gòu)體是大量存在的。研發(fā)人員常使用結(jié)構(gòu)體來封裝一些屬性來組成新的類型。由于C語(yǔ)言無法操作數(shù)據(jù)庫(kù),所以在項(xiàng)目中通過對(duì)結(jié)構(gòu)體內(nèi)部變量的操作將大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中,以完成對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和操作。
      在實(shí)際問題中有時(shí)候我們需要幾種數(shù)據(jù)類型一起來修飾某個(gè)變量。
      例如一個(gè)學(xué)生的信息就需要學(xué)號(hào)(字符串),姓名(字符串),年齡(整形)等等。
      這些數(shù)據(jù)類型都不同但是他們又是表示一個(gè)整體,要存在聯(lián)系,那么我們就需要一個(gè)新的數(shù)據(jù)類型。
      ——結(jié)構(gòu)體,它就將不同類型的數(shù)據(jù)存放在一起,作為一個(gè)整體進(jìn)行處理。

      結(jié)構(gòu)體在函數(shù)中的作用不是簡(jiǎn)便,其最主要的作用就是封裝。封裝的好處就是可以再次利用。讓使用者不必關(guān)心這個(gè)是什么,只要根據(jù)定義使用就可以了。


      結(jié)構(gòu)體的大小不是結(jié)構(gòu)體元素單純相加就行的,因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在主流的計(jì)算機(jī)使用的都是32Bit字長(zhǎng)的CPU,對(duì)這類型的CPU取4個(gè)字節(jié)的數(shù)要比取一個(gè)字節(jié)要高效,也更方便。所以在結(jié)構(gòu)體中每個(gè)成員的首地址都是4的整數(shù)倍的話,取數(shù)據(jù)元素時(shí)就會(huì)相對(duì)更高效,這就是內(nèi)存對(duì)齊的由來。每個(gè)特定平臺(tái)上的編譯器都有自己的默認(rèn)“對(duì)齊系數(shù)”(也叫對(duì)齊模數(shù))。程序員可以通過預(yù)編譯命令#pragmapack(n),n=1,2,4,8,16來改變這一系數(shù),其中的n就是你要指定的“對(duì)齊系數(shù)”。

      規(guī)則

      1、數(shù)據(jù)成員對(duì)齊規(guī)則:結(jié)構(gòu)(struct)(或聯(lián)合(union))的數(shù)據(jù)成員,第一個(gè)數(shù)據(jù)成員放在offset為0的地方,以后每個(gè)數(shù)據(jù)成員的對(duì)齊按照#pragmapack指定的數(shù)值和這個(gè)數(shù)據(jù)成員自身長(zhǎng)度中,比較小的那個(gè)進(jìn)行。

      2、結(jié)構(gòu)(或聯(lián)合)的整體對(duì)齊規(guī)則:在數(shù)據(jù)成員完成各自對(duì)齊之后,結(jié)構(gòu)(或聯(lián)合)本身也要進(jìn)行對(duì)齊,對(duì)齊將按照#pragmapack指定的數(shù)值和結(jié)構(gòu)(或聯(lián)合)最大數(shù)據(jù)成員長(zhǎng)度中,比較小的那個(gè)進(jìn)行。

      3、結(jié)合1、2可推斷:當(dāng)#pragmapack的n值等于或超過所有數(shù)據(jù)成員長(zhǎng)度的時(shí)候,這個(gè)n值的大小將不產(chǎn)生任何效果。

      在C語(yǔ)言中,可以定義結(jié)構(gòu)體類型,將多個(gè)相關(guān)的變量包裝成為一個(gè)整體使用。在結(jié)構(gòu)體中的變量,可以是相同、部分相同,或完全不同的數(shù)據(jù)類型。在C語(yǔ)言中,結(jié)構(gòu)體不能包含函數(shù)。在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)中,對(duì)象具有狀態(tài)(屬性)和行為,狀態(tài)保存在成員變量中,行為通過成員方法(函數(shù))來實(shí)現(xiàn)。C語(yǔ)言中的結(jié)構(gòu)體只能描述一個(gè)對(duì)象的狀態(tài),不能描述一個(gè)對(duì)象的行為。在C++中,考慮到C語(yǔ)言到C++語(yǔ)言過渡的連續(xù)性,對(duì)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行了擴(kuò)展,C++的結(jié)構(gòu)體可以包含函數(shù),這樣,C++的結(jié)構(gòu)體也具有類的功能,與class不同的是,結(jié)構(gòu)體包含的函數(shù)默認(rèn)為public,而不是private。


      結(jié)構(gòu)體聲明
      //聲明一個(gè)結(jié)構(gòu)體 struct book {char title[MAXTITL];//一個(gè)字符串表示的titile 題目 ;char author[MAXAUTL];//一個(gè)字符串表示的author作者 ;float value;//一個(gè)浮點(diǎn)型表示的value價(jià)格;};//注意分號(hào)不能少,這也相當(dāng)于一條語(yǔ)句;

      這個(gè)聲明描述了一個(gè)由兩個(gè)字符數(shù)組和一個(gè)float變量組成的結(jié)構(gòu)體。
      但是注意,它并沒有創(chuàng)建一個(gè)實(shí)際的數(shù)據(jù)對(duì)象,而是描述了一個(gè)組成這類對(duì)象的元素。
      因此,我們有時(shí)候也將結(jié)構(gòu)體聲明叫做模板,因?yàn)樗蠢粘鰯?shù)據(jù)該如何存儲(chǔ),并沒有實(shí)例化數(shù)據(jù)對(duì)象。
      下面介紹一下上面的結(jié)構(gòu)體聲明;
      1、首先使用關(guān)鍵字struct,它表示接下來是一個(gè)結(jié)構(gòu)體。
      2、后面是一個(gè)可選的標(biāo)志(book),它是用來引用該結(jié)構(gòu)體的快速標(biāo)記。
           
      因此我們以后就可以這樣創(chuàng)建數(shù)據(jù)對(duì)象
      struct book library;//把library設(shè)為一個(gè)可以使用book結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)體變量,則library這個(gè)變量就包含了其book結(jié)構(gòu)體中的所有元素
      3、接下來就是一個(gè)花括號(hào),括起了結(jié)構(gòu)體成員列表,及每個(gè)成員變量,使用的都是其自己的聲明方式來描述,用分號(hào)來結(jié)束描述;
      例如:char title[MAXTITL];字符數(shù)組就是這樣聲明的,用分號(hào)結(jié)束;
      注意:其中每個(gè)成員可以使用任何一種C數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)甚至是其他的結(jié)構(gòu)體,也是可以的;
      4、在結(jié)束花括號(hào)后的分號(hào)表示結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)定義的結(jié)束。
      關(guān)于其struct聲明的位置,也就是這段代碼要放到哪里。同樣這也是具有作用域的。
      這種聲明如果放在任何函數(shù)的外面,那么則可選標(biāo)記可以在本文件中,該聲明的后面的所有函數(shù)都可以使用。
      如果這種聲明在某個(gè)函數(shù)的內(nèi)部,則它的標(biāo)記只能在內(nèi)部使用,并且在其聲明之后;
      關(guān)于我們不斷說的,標(biāo)記名是可選的,那么我們什么時(shí)候可以省略,什么時(shí)候一定不能省略呢?
      如果是上面那種聲明定義的方法,并且想在一個(gè)地方定義結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì),而在其他地方定義實(shí)際的結(jié)構(gòu)體變量,那么就必須使用標(biāo)記;
      可以省略,設(shè)計(jì)的同時(shí)就創(chuàng)建該結(jié)構(gòu)體變量,但是這種設(shè)計(jì)是一次性的。
      一般格式就是:
      struct 結(jié)構(gòu)體名(也就是可選標(biāo)記名){    成員變量;};//使用分號(hào)表示定義結(jié)束。

      C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體定義的三種方式


      1、最標(biāo)準(zhǔn)的方式:

      #include <stdio.h>struct student //結(jié)構(gòu)體類型的說明與定義分開。聲明{int age;  /*年齡*/float score; /*分?jǐn)?shù)*/char sex;   /*性別*/};int main (){struct student a={ 20,79,'f'}; //定義printf('年齡:%d 分?jǐn)?shù):%.2f 性別:%c\n', a.age, a.score, a.sex );return 0;

      2、不環(huán)保的方式

      #include <stdio.h>struct student /*聲明時(shí)直接定義*/{int age; /*年齡*/float score; /*分?jǐn)?shù)*/char sex; /*性別*//*這種方式不環(huán)保,只能用一次*/} a={21,80,'n'};int main (){printf('年齡:%d 分?jǐn)?shù):%.2f 性別:%c\n', a.age, a.score, a.sex );

      3、最奈何人的方式

      #include <stdio.h>struct   //直接定義結(jié)構(gòu)體變量,沒有結(jié)構(gòu)體類型名。這種方式最爛{int age;float score;char sex;} t={21,79,'f'};int main (){printf('年齡:%d 分?jǐn)?shù):%f 性別:%c\n', t.age, t.score, t.sex);return 0;}return 0;}}

      定義結(jié)構(gòu)體變量
      之前我們結(jié)構(gòu)體類型的定義(結(jié)構(gòu)體的聲明)只是告訴編譯器該如何表示數(shù)據(jù),但是它沒有讓計(jì)算機(jī)為其分配空間。
      我們要使用結(jié)構(gòu)體,那么就需要?jiǎng)?chuàng)建變量,也就是結(jié)構(gòu)體變量;
      創(chuàng)建一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量;

      struct book library;
      看到這條指令,編譯器才會(huì)創(chuàng)建一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量library,此時(shí)編譯器才會(huì)按照book模板為該變量分配內(nèi)存空間,并且這里存儲(chǔ)空間都是以這個(gè)變量結(jié)合在一起的。
      這也是后面訪問結(jié)構(gòu)體變量成員的時(shí)候,我們就要用到結(jié)構(gòu)體變量名來訪問。
      分析:
      struct book的作用:
      在結(jié)構(gòu)體聲明中,struct book所起到的作用就像int,,,,等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型名作用一樣。
      struct book s1,s2,*ss;

      定義兩個(gè)struct book結(jié)構(gòu)體類型的結(jié)構(gòu)體變量,還定義了一個(gè)指向該結(jié)構(gòu)體的指針,其ss指針可以指向s1,s2,或者任何其他的book結(jié)構(gòu)體變量。
      其實(shí);
      struct book library;

      等效于;
      struct book{ char…. ….. }librar;

      這兩種是等效的,只是第一種可以減少代碼的編寫量;
      現(xiàn)在還是回到剛才提及的那個(gè)問題,可選標(biāo)志符什么時(shí)候可以省略;
      其一;

      struct{ char title[MAXTITL]; char author[MAXAUTL];float value;}library;

      //注意這里不再是定義聲明結(jié)構(gòu)體類型,而是直接創(chuàng)建結(jié)構(gòu)體變量了,這個(gè)編譯器會(huì)分配內(nèi)存的;

      //這樣的確可以省略標(biāo)識(shí)符也就是結(jié)構(gòu)體名,但是只能使用一次;因?yàn)檫@是;聲明結(jié)構(gòu)體的過程和定義結(jié)構(gòu)體變量的過程和在了一起;并且個(gè)成員變量沒有初始化的;

      //如果你想多次使用一個(gè)結(jié)構(gòu)體模塊,這樣子是行不通的;
      其二;
      用typedef定義新類型名來代替已有類型名,即給已有類型重新命名;

      一般格式為;typedef 已有類型 新類型名;

      typedef int Elem; typedef struct{    int date;    .....    .....}STUDENT;STUDENT stu1,stu2;
      總結(jié)一下關(guān)于結(jié)構(gòu)體變量的定義;
      1、先定義結(jié)構(gòu)體類型后再定義結(jié)構(gòu)體變量;
      格式為;struct 結(jié)構(gòu)體名 變量名列表;

      struct book s1,s2,*ss;//注意這種之前要先定義結(jié)構(gòu)體類型后再定義變量;

      2、在定義結(jié)構(gòu)體類型的同時(shí)定義結(jié)構(gòu)體變量;

      格式為;
      struct 結(jié)構(gòu)體名{成員列表;}變量名列表;//這里結(jié)構(gòu)體名是可以省的,但盡量別??;struct book{char title[MAXTITL];//一個(gè)字符串表示的titile 題目 ;char author[MAXAUTL];//一個(gè)字符串表示的author作者 ;float value;//一個(gè)浮點(diǎn)型表示的value價(jià)格;}s1,s2

      直接定義結(jié)構(gòu)體類型變量,就是第二種中省略結(jié)構(gòu)體名的情況;
      這種方式不能指明結(jié)構(gòu)體類型名而是直接定義結(jié)構(gòu)體變量,并且在值定義一次結(jié)構(gòu)體變量時(shí)適用,無結(jié)構(gòu)體名的結(jié)構(gòu)體類型是無法重復(fù)使用的。
      也就是說,后面程序不能再定義此類型變量了,除非再寫一次重復(fù)的struct。

      對(duì)于結(jié)構(gòu)體變量的初始化
      先回憶一下關(guān)于基本數(shù)據(jù)類型和數(shù)組類型的初始化;

      int a = 0;int array[4] = {1,2,3,4};//每個(gè)元素用逗號(hào)隔開
      回憶一下數(shù)組初始化問題;
      再回到結(jié)構(gòu)體變量的初始化吧?
      關(guān)于結(jié)構(gòu)體變量的初始化與初始化數(shù)組類似;
      也是使用花括號(hào)括起來,用逗號(hào)分隔的初始化好項(xiàng)目列表,注意每個(gè)初始化項(xiàng)目必須要和要初始化的結(jié)構(gòu)體成員類型相匹配。
      struct book s1={//對(duì)結(jié)構(gòu)體初始化         'yuwen',//title為字符串         'guojiajiaoyun',//author為字符數(shù)組         22.5    //value為flaot型     };//要對(duì)應(yīng)起來,用逗號(hào)分隔開來,與數(shù)組初始化一樣;

      加入一點(diǎn)小知識(shí);關(guān)于結(jié)構(gòu)體初始化和存儲(chǔ)類時(shí)期的問題;如果要初始化一個(gè)具有靜態(tài)存儲(chǔ)時(shí)期的結(jié)構(gòu)體,初始化項(xiàng)目列表中的值必須是常量表達(dá)式;

      注意如果在定義結(jié)構(gòu)體變量的時(shí)候沒有初始化,那么后面就不能全部一起初始化了;意思就是:

      /////////這樣是可以的,在定義變量的時(shí)候就初始化了;struct book s1={//對(duì)結(jié)構(gòu)體初始化 'guojiajiaoyun',//author為字符數(shù)組 'yuwen',//title為字符串 22.5 };/////////這種就不行了,在定義變量之后,若再要對(duì)變量的成員賦值,那么只能單個(gè)賦值了;struct book s1; s1={ 'guojiajiaoyun',//author為字符數(shù)組 'yuwen',//title為字符串 22.5 };//這樣就是不行的,只能在定義的時(shí)候初始化才能全部賦值,之后就不能再全體賦值了,只能單個(gè)賦值;
      只能;
      s1.title = 'yuwen';........//單個(gè)賦值;

      對(duì)于結(jié)構(gòu)體的指定初始化;

      訪問結(jié)構(gòu)體成員

      結(jié)構(gòu)體就像一個(gè)超級(jí)數(shù)組,在這個(gè)超級(jí)數(shù)組內(nèi),一個(gè)元素可以是char類型,下個(gè)元素就可以是flaot類型,再下個(gè)還可以是int數(shù)組型,這些都是存在的。
      在數(shù)組里面我們通過下標(biāo)可以訪問一個(gè)數(shù)組的各個(gè)元素,那么如何訪問結(jié)構(gòu)體中的各個(gè)成員呢?
      用結(jié)構(gòu)成員運(yùn)算符點(diǎn)(.)就可以了;
      結(jié)構(gòu)體變量名.成員名; 
      注意,點(diǎn)其結(jié)合性是自左至右的,它在所有的運(yùn)算符中優(yōu)先級(jí)是最高的;
      例如,s1.title指的就是s1的title部分,s1.author指的就是s1的author部分,s1.value指的就是s1的value部分。
      然后就可以像字符數(shù)組那樣使用s1.title,像使用float數(shù)據(jù)類型一樣使用s1.value;
      注意,s1;雖然是個(gè)結(jié)構(gòu)體,但是s1.value卻是float型的。
      因此s1.value就相當(dāng)于float類型的變量名一樣,按照float類型來使用;
      例如;printf(“%s\n%s\n%f”,s1.title,s1.author,s1.value);//訪問結(jié)構(gòu)體變量元素
      注意scanf(“%d”,&s1.value); 這語(yǔ)句存在兩個(gè)運(yùn)算符,&和結(jié)構(gòu)成員運(yùn)算符點(diǎn)。
      按照道理我們應(yīng)該將(s1。value括起來,因?yàn)樗麄兪钦w,表示s1的value部分)但是我們不括起來也是一樣的,因?yàn)辄c(diǎn)的優(yōu)先級(jí)要高于&。
      如果其成員本身又是一種結(jié)構(gòu)體類型,那么可以通過若干個(gè)成員運(yùn)算符,一級(jí)一級(jí)的找到最低一級(jí)成員再對(duì)其進(jìn)行操作;
      結(jié)構(gòu)體變量名.成員.子成員………最低一級(jí)子成員;
      struct date{    int year;    int month;    int day;};struct student{    char name[10];    struct date birthday;}student1;//若想引用student的出生年月日,可表示為;student.brithday.year;brithday是student的成員;year是brithday的成員;

      整體與分開
      可以將一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量作為一個(gè)整體賦值給另一相同類型的結(jié)構(gòu)體變量,可以到達(dá)整體賦值的效果;這個(gè)成員變量的值都將全部整體賦值給另外一個(gè)變量;
      不能將一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量作為一個(gè)整體進(jìn)行輸入和輸出;在輸入輸出結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)時(shí),必須分別指明結(jié)構(gòu)體變量的各成員;
      小結(jié):除去“相同類型的結(jié)構(gòu)體變量可以相互整體賦值”外,其他情況下,不能整體引用,只能對(duì)各個(gè)成員分別引用;

      結(jié)構(gòu)體長(zhǎng)度
      數(shù)據(jù)類型的字節(jié)數(shù):

      16位編譯器

      char :
      1個(gè)字節(jié)
      char*(即指針變量): 2個(gè)字節(jié)
      short int : 2個(gè)字節(jié)
      int:  2個(gè)字節(jié)
      unsigned int : 2個(gè)字節(jié)
      float:  4個(gè)字節(jié)
      double:   8個(gè)字節(jié)
      long:   4個(gè)字節(jié)
      long long:  8個(gè)字節(jié)
      unsigned long:  4個(gè)字節(jié)


      32位編譯器


      char :1個(gè)字節(jié)
      char*(即指針變量): 4個(gè)字節(jié)(32位的尋址空間是2^32, 即32個(gè)bit,也就是4個(gè)字節(jié)。同理64位編譯器)
      short int : 2個(gè)字節(jié)
      int:  4個(gè)字節(jié)
      unsigned int : 4個(gè)字節(jié)
      float:  4個(gè)字節(jié)
      double:   8個(gè)字節(jié)
      long:   4個(gè)字節(jié)
      long long:  8個(gè)字節(jié)
      unsigned long:  4個(gè)字節(jié)

      那么,下面這個(gè)結(jié)構(gòu)體類型占幾個(gè)字節(jié)呢?

      typedef struct{ char addr; char name; int id;}PERSON;

      通過printf('PERSON長(zhǎng)度=%d字節(jié)\n',sizeof(PERSON));可以看到結(jié)果:


      結(jié)構(gòu)體字節(jié)對(duì)齊
      通過下面的方式,可以清楚知道為什么是8字節(jié)。

      1、定義20個(gè)char元素的數(shù)組

      char ss[20]={0x10,0x11,0x12,0x13,0x14,0x15,0x16,0x17,0x18,0x19,0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27,0x28,0x29};

      2、定義結(jié)構(gòu)體類型的指針ps指向ss數(shù)組

      PERSON *ps=(PERSON *)ss;

      3、打印輸出各個(gè)成員

      printf('0x%02x,0x%02x,0x%02x\n',ps->addr,ps->name,ps->id);printf('PERSON長(zhǎng)度=%d字節(jié)\n',sizeof(PERSON));


      可以看到addr和name都只占一個(gè)字節(jié),但是未滿4字節(jié),跳過2字節(jié)后才是id的值,這就是4字節(jié)對(duì)齊。結(jié)構(gòu)體成員有int型,會(huì)自動(dòng)按照4字節(jié)對(duì)齊。

      把結(jié)構(gòu)體成員順序調(diào)換位置,

      typedef struct{ char addr; int id; char name;}PERSON;

      輸出:


      按照下面的順序排列:

      typedef struct{    int  id;  char addr;  char name;}PERSON;

      輸出:


      可見,結(jié)構(gòu)體成員順序優(yōu)化,可節(jié)省空間。

      如果全部成員都是char型,會(huì)按照1字節(jié)對(duì)齊,即

      typedef struct{ char addr; char name; char id;}PERSON;

      輸出結(jié)果:

      結(jié)構(gòu)體嵌套
      結(jié)構(gòu)體嵌套結(jié)構(gòu)體方式:

      typedef struct{    char addr;  char name;    int  id;}PERSON;typedef struct{    char age;  PERSON  ps1;}STUDENT;

      先定義結(jié)構(gòu)體類型PERSON,再定義結(jié)構(gòu)體STUDENT,PERSON作為它的一個(gè)成員。
      按照前面的方法,打印各成員的值。

      1、定義STUDENT 指針變量指向數(shù)組ss

      STUDENT *stu=(STUDENT *)ss;

      2、打印輸出各成員和長(zhǎng)度
      printf('0x%02x,0x%02x,0x%02x,0x%02x\n',stu->ps1.addr,stu->ps1.name,stu->ps1.id,stu->age);printf('STUDENT長(zhǎng)度=%d字節(jié)\n',sizeof(STUDENT));


      調(diào)換STUDENT成員順序,即

      typedef struct{ PERSON ps1; char age;}STUDENT;

      輸出結(jié)果:

      結(jié)構(gòu)體嵌套其實(shí)沒有太意外的東西,只要遵循一定規(guī)律即可:
      //對(duì)于“一錘子買賣”,只對(duì)最終的結(jié)構(gòu)體變量感興趣,其中A、B也可刪,不過最好帶著  struct A{            struct B{               int c;           }  b;  }  a;  //使用如下方式訪問:a.b.c = 10;

      特別的,可以一邊定義結(jié)構(gòu)體B,一邊就使用上:

      struct A{ struct B{ int c; }b; struct B sb; }a;  

      使用方法與測(cè)試:
      a.b.c = 11;  printf('%d\n',a.b.c);  a.sb.c = 22;  printf('%d\n',a.sb.c);

      結(jié)果無誤。   
      但是如果嵌套的結(jié)構(gòu)體B是在A內(nèi)部才聲明的,并且沒定義一個(gè)對(duì)應(yīng)的對(duì)象實(shí)體b,這個(gè)結(jié)構(gòu)體B的大小還是不算進(jìn)結(jié)構(gòu)體A中。
      (結(jié)構(gòu)體長(zhǎng)度、結(jié)構(gòu)體字節(jié)對(duì)齊、結(jié)構(gòu)體嵌套內(nèi)容來源于公眾號(hào)“0基礎(chǔ)學(xué)單片機(jī)”,作者:森林木,感謝原作者的分享)

      占用內(nèi)存空間

      struct結(jié)構(gòu)體,在結(jié)構(gòu)體定義的時(shí)候不能申請(qǐng)內(nèi)存空間,不過如果是結(jié)構(gòu)體變量,聲明的時(shí)候就可以分配——兩者關(guān)系就像C++的類與對(duì)象,對(duì)象才分配內(nèi)存(不過嚴(yán)格講,作為代碼段,結(jié)構(gòu)體定義部分“.text”真的就不占空間了么?當(dāng)然,這是另外一個(gè)范疇的話題)。
      結(jié)構(gòu)體的大小通常(只是通常)是結(jié)構(gòu)體所含變量大小的總和,下面打印輸出上述結(jié)構(gòu)體的size:
      printf('size of struct man:%d\n',sizeof(struct man)); printf('size:%d\n',sizeof(Huqinwei));

      結(jié)果毫無懸念,都是28:分別是char數(shù)組20,int變量4,浮點(diǎn)變量4.   

      下邊說說不通常的情況

      對(duì)于結(jié)構(gòu)體中比較小的成員,可能會(huì)被強(qiáng)行對(duì)齊,造成空間的空置,這和讀取內(nèi)存的機(jī)制有關(guān),為了效率。通常32位機(jī)按4字節(jié)對(duì)齊,小于的都當(dāng)4字節(jié),有連續(xù)小于4字節(jié)的,可以不著急對(duì)齊,等到湊夠了整,加上下一個(gè)元素超出一個(gè)對(duì)齊位置,才開始調(diào)整,比如3+2或者1+4,后者都需要另起(下邊的結(jié)構(gòu)體大小是8bytes),相關(guān)例子就多了,不贅述。
      struct s  {  char a;  short b;  int c;  }
      相應(yīng)的,64位機(jī)按8字節(jié)對(duì)齊。不過對(duì)齊不是絕對(duì)的,用#pragma pack()可以修改對(duì)齊,如果改成1,結(jié)構(gòu)體大小就是實(shí)實(shí)在在的成員變量大小的總和了。
      和C++的類不一樣,結(jié)構(gòu)體不可以給結(jié)構(gòu)體內(nèi)部變量初始化,。
      如下,為錯(cuò)誤示范:
      #include<stdio.h> //直接帶變量名struct stuff{ // char job[20] = 'Programmer'; // char job[]; // int age = 27; // float height = 185; };
      PS:結(jié)構(gòu)體的聲明也要注意位置的,作用域不一樣。
      C++的結(jié)構(gòu)體變量的聲明定義和C有略微不同,說白了就是更“面向?qū)ο蟆憋L(fēng)格化,要求更低。

      為什么有些函數(shù)的參數(shù)是結(jié)構(gòu)體指針型
      如果函數(shù)的參數(shù)比較多,很容易產(chǎn)生“重復(fù)C語(yǔ)言代碼”,例如:

      int get_video(char **name, long *address, int *size, time_t *time, int *alg){    ...}int handle_video(char *name, long address, int size, time_t time, int alg){    ...}int send_video(char *name, long address, int size, time_t time, int alg){    ...}

      上述C語(yǔ)言代碼定義了三個(gè)函數(shù):get_video() 用于獲取一段視頻信息,包括:視頻的名稱,地址,大小,時(shí)間,編碼算法。

      然后 handle_video() 函數(shù)根據(jù)視頻的這些參數(shù)處理視頻,之后 send_video() 負(fù)責(zé)將處理后的視頻發(fā)送出去。下面是一次調(diào)用:

      char *name = NULL;long address;int size, alg;time_t time;
      get_video(&name, &address, &size, &time, &alg);handle_video(name, address, size, time, alg);send_video(name, address, size, time, alg);

      從上面這段C語(yǔ)言代碼來看,為了完成視頻的一次“獲取”——“處理”——“發(fā)送”操作,C語(yǔ)言程序不得不定義多個(gè)變量,并且這些變量需要重復(fù)寫至少三遍。

      雖說C語(yǔ)言程序的代碼風(fēng)格因人而異,但是“重復(fù)的代碼”永遠(yuǎn)是應(yīng)盡力避免的,原因本專欄已經(jīng)分析多次。不管怎么說,每次使用這幾個(gè)函數(shù),都需要定義很多臨時(shí)變量,總是非常麻煩的。所以,這種情況下,完全可以使用C語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)體語(yǔ)法:

      struct video_info{    char *name;    long address;    int size;    int alg;    time_t time;};

      定義好 video_info 結(jié)構(gòu)體后,上述三個(gè)C語(yǔ)言函數(shù)的參數(shù)可以如下寫,請(qǐng)看:

      int get_video(struct video_info *vinfo){ ...}int handle_video(struct video_info *vinfo){ ...}int send_video(struct video_info *vinfo){ ...}

      修改后的C語(yǔ)言代碼明顯精簡(jiǎn)多了,在函數(shù)內(nèi)部,視頻的各個(gè)信息可以通過結(jié)構(gòu)體指針 vinfo 訪問,例如:

      printf('video name: %s\n', vinfo->name);long addr = vinfo->address;int size = vinfo->size;

      事實(shí)上,使用結(jié)構(gòu)體 video_info 封裝視頻信息的各個(gè)參數(shù)后,調(diào)用這幾個(gè)修改后的函數(shù)也是非常簡(jiǎn)潔的:

      struct video_info vinfo = {0};
      get_video(&vinfo);handle_video(&vinfo);send_video(&vinfo);

      從上述C語(yǔ)言代碼可以看出,使用修改后的函數(shù)只需定義一個(gè)臨時(shí)變量,整個(gè)代碼變得非常精簡(jiǎn)。

      讀者應(yīng)該注意到了,修改之前的 handle_video() 和 send_video() 函數(shù)原型如下:

      int handle_video(char *name, long address, int size, time_t time, int alg);int send_video(char *name, long address, int size, time_t time, int alg);

      根據(jù)這段C語(yǔ)言代碼,我們知道 handle_video() 和 send_video() 函數(shù)只需要讀取參數(shù)信息,并不再修改參數(shù),那為什么使用結(jié)構(gòu)體 video_info 封裝數(shù)據(jù),修改后的 handle_video() 和 send_video() 函數(shù)參數(shù)是 struct video_info  *指針型呢?

      int handle_video(struct video_info *vinfo);int send_video(struct video_info *vinfo);

      既然 handle_video() 和 send_video() 函數(shù)只需要讀取參數(shù)信息,那我們就無需再使用指針型了呀?的確如此,這兩個(gè)函數(shù)的參數(shù)直接使用 struct video_info 型也是可以的:

      int handle_video(struct video_info vinfo){    ...}int send_video(struct video_info vinfo){    ...}

      似乎這種寫法和使用  struct video_info  *指針型 參數(shù)的區(qū)別,無非就是函數(shù)內(nèi)部訪問數(shù)據(jù)的方式改變了而已。但是,如果讀者能夠想到我們之前討論過的C語(yǔ)言函數(shù)的“棧幀”概念,應(yīng)該能夠發(fā)現(xiàn),使用指針型參數(shù)的 handle_video() 和 send_video() 函數(shù)效率更好,開銷更小。

      嵌入式開發(fā)中,C語(yǔ)言位結(jié)構(gòu)體用途詳解

      在嵌入式開發(fā)中,經(jīng)常需要表示各種系統(tǒng)狀態(tài),位結(jié)構(gòu)體的出現(xiàn)大大方便了我們,尤其是在進(jìn)行一些硬件層操作和數(shù)據(jù)通信時(shí)。但是在使用位結(jié)構(gòu)體的過程中,是否深入思考一下它的相關(guān)屬性?是否真正用到它的便利性,來提高系統(tǒng)效率?
      下面將進(jìn)行一些相關(guān)實(shí)驗(yàn)(這里以項(xiàng)目開發(fā)中的實(shí)際代碼為例):
      1.位結(jié)構(gòu)體類型設(shè)計(jì)

      [cpp] view plain copy print?//data structure except for number structure typedef struct symbol_struct { uint_32 SYMBOL_TYPE     :5;  //data type,have the affect on 'data display type'  uint_32 reserved_1 :4;
      uint_32 SYMBOL_NUMBER :7; //effective data number in one element uint_32 SYMBOL_ACTIVE :1;//symbol active status    uint_32 SYMBOL_INDEX :8; //data index in norflash,result is related to 'xxx_BASE_ADDR' uint_32 reserved_2     :8;  
      }SYMBOL_STRUCT,_PTR_ SYMBOL_STRUCT_PTR;

      分析:這里定義了一個(gè)位結(jié)構(gòu)體類型SYMBOL_STRUCT,那么用該類型定義的變量都哪些屬性呢?

      看下面運(yùn)行結(jié)果:
       
      WORDS是定義的另一個(gè)外層類型定義封裝,可以把它當(dāng)作變量來看待。WORDS變量里前5個(gè)數(shù)據(jù)域的地址都是0x1ffff082c,而reserved_2的地址0x1fff0830,緊接著的PressureState變量是0x1fff0834。

      開始以為:reserved_1和SYMBOL_TYPE不在一個(gè)地址上,因?yàn)樗麄?+4共9位,超過了1個(gè)字節(jié)地址,但實(shí)際他們共用首地址了;而且reserved_2只定義了8位,竟然實(shí)際占用了4個(gè)字節(jié)(0x1fff0834 - 0x1fff0830),我本來是想讓他占用1個(gè)字節(jié)的。WORDS整體占了8個(gè)字節(jié)(0x1fff0834 - 0x1fff082c),設(shè)計(jì)時(shí)分析占用5個(gè)字節(jié)
      (SYMBOL_TYPE 1個(gè);reserved_1 1個(gè);SYMBOL_NUMBER+SYMBOL_ACTIVE 1個(gè);SYMBOL_INDEX 1個(gè);reserved_2 1個(gè))。
      uint_32  reserved_2   : 8;  占用4個(gè)字節(jié),估計(jì)是uint_32在起作用,而這里寫的8位,只是我使用的有效位數(shù),另外24位空閑,如果在下面再定義一個(gè)uint_32 reserved_3   : 8,地址也是一樣的,都是以u(píng)int_32為單位取地址。
      同理,上面的5個(gè)變量,共用一個(gè)地址就不足為奇了。而且有效位的分配不是連續(xù)進(jìn)行的,例如SYMBOL_TYPE+reserved_1 共9位,超過了一個(gè)字節(jié),索性系統(tǒng)就分配兩個(gè)字節(jié)給他們,每人一個(gè);SYMBOL_NUMBER+SYMBOL_ACTIVE 共8位,一個(gè)字節(jié)就能搞定。
      2、修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),驗(yàn)證上述猜想
      [cpp] view plain copy print?//data structure except for number structure  typedef struct symbol_struct  {  uint_8 SYMBOL_TYPE    :5;  //data type,have the affect on 'data display type'  uint_8 reserved_1     :4;  
      uint_8 SYMBOL_NUMBER :7; //effective data number in one element uint_8 SYMBOL_ACTIVE :1; //symbol active status
      uint_8 SYMBOL_INDEX :8; //data index in norflash,result is related to 'xxx_BASE_ADDR' uint_8 reserved_2 :8; }SYMBOL_STRUCT,_PTR_ SYMBOL_STRUCT_PTR;
      地址數(shù)據(jù)如下:
      當(dāng)換成uint_8后,可以看到地址空間占用大大減小,reserved_2只占用1個(gè)字節(jié)(0x1fff069f - 0x1fff069e),其他變量也都符合上面的結(jié)論猜想。但是,注意看上面黃色和紅色的語(yǔ)句,總感覺有些勉強(qiáng),那么我又會(huì)想,前兩個(gè)變量數(shù)據(jù)域是9位,那么他們實(shí)際上是不是真正的獨(dú)立呢?雖然在uint_8上面他們是不同的地址,在uint_32的時(shí)候是不是也是不同的地址空間呢?
       
      3、分析結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的數(shù)據(jù)域是否連續(xù),看下圖及結(jié)果
       

      本來假設(shè): 由前2次試驗(yàn)的結(jié)論,一共占用8個(gè)字節(jié),節(jié)空間占用:(2+4)+(4+4)+(2+2+4)+(2+2)+(6)??墒?,實(shí)際效果并不是想的那樣。實(shí)際只占用了4個(gè)字節(jié),系統(tǒng)并沒有按照預(yù)想的方式,為RESERVED變量分配4個(gè)字節(jié)。
      分析:

      這些數(shù)據(jù)域,整體相加一共32位,占用4個(gè)字節(jié)(不考慮數(shù)據(jù)對(duì)齊問題)。而實(shí)際確實(shí)是占用了4個(gè)字節(jié),唯一的原因就是:這些數(shù)據(jù)域以緊湊的方式鏈接,沒有任何空閑位。實(shí)際是不是這樣呢?
      看下圖和結(jié)果:
       

      這里為了驗(yàn)證是否緊湊鏈接,用到了一個(gè)union數(shù)據(jù),后面會(huì)講到用union不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)組織方式有任何影響,看實(shí)際與上次的一樣,也能分析出來。
      主要是分析第2和第3個(gè)數(shù)據(jù)域是否緊密鏈接的。OBJECT_ACTIVE_PRE賦值0b00001111,NUMBER_ACTIVE賦值0b00000101,其他變量都是0,看到WORD數(shù)值0b1011111000000。分析WORD數(shù)據(jù),可以看到這款MCU還是小端格式(高位數(shù)據(jù)在高端,低位數(shù)據(jù)在低端,這里不對(duì)大小端進(jìn)行討論),斷開數(shù)據(jù)變成(0)10111 11000000,正好是0101+1111,OBJECT_ACTIVE_PRE數(shù)據(jù)域,跨越了兩個(gè)字節(jié),并不是剛開始設(shè)想的那樣。這就印證了上面的緊密鏈接的結(jié)論,也符合數(shù)據(jù)結(jié)果輸出。
       
      4、再次實(shí)驗(yàn),分析數(shù)據(jù)是否緊密鏈接,看下圖和結(jié)果
       

      可以看到,RESERVED數(shù)據(jù)域已經(jīng)不再屬于4個(gè)地址空間內(nèi)了(0x1fff0518 - 0x1fff051b),但是他們整體加起來還是32個(gè)位域。這說明數(shù)據(jù)中間肯定有“空隙”存在了,空隙在哪?看一下NUMBER_STATE,如果緊密的話它應(yīng)該跟NUMBER_ACTIVE在同一個(gè)字節(jié)地址上,可是他們并不在一塊,“空隙”就存在這里。
      這兩個(gè)結(jié)構(gòu)體有什么不一樣?數(shù)據(jù)類型不一致,一個(gè)是uint_32,一個(gè)是uint_8。綜上所述:數(shù)據(jù)類型影響的是編譯器在分配物理空間時(shí)的大小單位,uint_32是以4個(gè)字節(jié)為單位,而后面的位域則是指在已經(jīng)分配好的物理空間內(nèi)部再緊湊的方式分配數(shù)據(jù)位,當(dāng)物理空間不能滿足位域時(shí),那么系統(tǒng)就再次以一定大小單位進(jìn)行物理空間分配,這個(gè)單位就是上面提到的uint_8或者uint_32。
      舉例:上面uint_32時(shí),這些位域不管是不是在一個(gè)字節(jié)地址上,如果能夠緊湊的分配在一個(gè)4字節(jié)空間大小上,就直接緊湊分配。如果不能則繼續(xù)分配(總空間超過4字節(jié)),則再次以4字節(jié)空間分配,并把新的位域建立在新的地址空間上(條目1上的就是)。當(dāng)uint_8時(shí),很明顯如果位域不能緊湊的放在一個(gè)字節(jié)空間上,那么就從新分配新的1字節(jié)空間大小,道理是一樣的。
       
      5、結(jié)構(gòu)體組合、共用體組合是否影響上述結(jié)論
       

      可以看到,系統(tǒng)并沒有因?yàn)槲唤Y(jié)構(gòu)體上面有uint_4的4字節(jié)變量或者共用體類型,就改變分配策略把位域都擠到4字節(jié)之內(nèi),看來他們是沒有什么實(shí)質(zhì)性聯(lián)系的。這里把uint_32改成uint_8,或者把位結(jié)構(gòu)體也替換掉,經(jīng)我試驗(yàn)證明,都是沒有任何影響的。

       
      總結(jié):
      1、在操作位結(jié)構(gòu)體時(shí),要關(guān)注變量的位域是否在一個(gè)變量類型(uint_32或者uint_8)上,判斷占用空間大小
      2、除了位域,還要關(guān)注變量定義類型,因?yàn)榫幾g器空間分配始終是按類型分配的,位域只是指出了有效位(小于類型占用空間),而且如果位域大于類型空間,編譯器直接報(bào)錯(cuò)(如 uint_8  test  :15,可自行實(shí)驗(yàn))。
      3、這兩個(gè)因素都影響變量占用空間大小,具體可以結(jié)合調(diào)試窗口,通過地址分配分析判斷
      4、最重要的一點(diǎn):上面的所有結(jié)果,都是基于我自己的CodeWarrior10.2和MQX3.8分析出來的,不同的編譯環(huán)境和操作系統(tǒng),都可能會(huì)有不同的結(jié)果;而且即便是環(huán)境相同,編譯器的配置和優(yōu)化選項(xiàng)都有可能影響系統(tǒng)處理結(jié)果。結(jié)論并不重要,主要想告訴大家這一塊隱藏陷阱,在以后處理類似問題時(shí),要注意分析避讓并掌握方法。

        本站是提供個(gè)人知識(shí)管理的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間,所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布,不代表本站觀點(diǎn)。請(qǐng)注意甄別內(nèi)容中的聯(lián)系方式、誘導(dǎo)購(gòu)買等信息,謹(jǐn)防詐騙。如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容,請(qǐng)點(diǎn)擊一鍵舉報(bào)。
        轉(zhuǎn)藏 分享 獻(xiàn)花(0

        0條評(píng)論

        發(fā)表

        請(qǐng)遵守用戶 評(píng)論公約

        類似文章 更多