C语言结构体详解(结构体定义,使用,结构体大小等)
c语言结构体详解
- 1、c语言结构体
- 1.1 结构体基础知识
- 1.2 结构体声明
- 1.3 结构体特殊声明
- 1.4 结构体的自引用
- 1.5 结构体的大小的计算
- 1.5.1了解结构体大小计算规则
- 1.5.2结构体具体大小计算
- 结构体传参
1、c语言结构体
1.1 结构体基础知识
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。
1.2 结构体声明
struct tag
{member-list;
}variable-list;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
};
1.3 结构体特殊声明
在声明结构的时候,可以不完全的声明。如:
//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;
此时就会有一个问题,既然都省略了结构体标签,那么 p = &x; 合法吗,把上述代码进行编译,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。
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
struct Node
{int data;
struct Node* next;
};
如果用typedef来定义一个结构体则自引用需要改变形式,例如:
typedef struct
{int data;
Node* next;//Node 在此无法使用
}Node;
//这样写代码,可行否?
//解决方案:
typedef struct Node
{int data;
struct Node* next;
}Node;
1.5 结构体的大小的计算
1.5.1了解结构体大小计算规则
当我们涉及到结构体大小比较久会设计到一个知识点:结构体内存对齐。
我们可以先来看一对实列:
//例1:
struct S1
{char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
//例2:
struct S2
{char c1;
char c2;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
在上面的例子中,结构体中成员完全一样,但是对于结构体,这两个结构体大小一样吗(读者可先行计算),用vs测试可知
这里清楚可以看到,对于结构体成员变量完全相同的情况下,两个结构体大小显然不一样。
想要明白为什么是这个结果就需要了解上述提到的内存对齐原则:
- 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
- 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(可手动修改)- 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。
- 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。
为什么存在内存对齐呢?
- 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。- 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。
1.5.2结构体具体大小计算
如,计算以下的代码中结构体的大小:
struct tagTest1{short a;char d;long b;long c;};struct tagTest2{long b;short c;char d;long a;};struct tagTest3{short c;long b;char d;long a;};struct tagTest1 stT1;struct tagTest2 stT2;struct tagTest3 stT3;printf("%d %d %d", sizeof(stT1), sizeof(stT2), sizeof(stT3));
我们可以用图来分析:
结合对齐原则,此图分别代表tagTest1,tagTest2,tagTest3在内存中的分布情况:
vs运行结果:
结构体传参
先看一个例子
struct S
{int data[1000];
int num;
};
struct S s = {{1,2,3,4}, 1000};
//结构体传参
void print1(struct S s)
{printf("%d\n", s.num);
}
//结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{print1(s); //传结构体
print2(&s); //传地址
return 0;
}
函数传参的时候,参数是需要压栈,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,参数压栈的的系统开销比较大,所以会导致性能的
下降。
所以当涉及到结构体传参:要传结构体的地址。
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