C语言易错知识点八(结构体)

                    结构体

  世间万物,上至飞禽,下至走兽,全都知道一件事:三个臭皮匠,顶个诸葛亮。(假的)即使是处于人类前沿的编程语言也知道要把数据联合在一起,于是便有了数组,结构体,联合体,枚举以后后面的链表和数。而作为万物之灵的人类,特别是代表着智慧的地中海程序猿我们,如果不知道和他人合作,不会使用编程中的结构体,那你就......d072967408a54bf8851d88eef95ec125.jpeg

   好的铁汁们,现在知道了结构体的重要性了吧(完全没懂|・ω・`)) ,知道了结构体的重要性后我们就来谈一谈有关结构体的相关知识:

  首先我们要知道结构体是多个数据,多种数据组合在一起的一种类型,他的创建方法一般如下:

struct tag //tag为结构名
{
 member-list;//结构内部创建的元素
}variable-list;//结构外部创建的元素,别忘了分号哦!

  接下来我们来看看结构体变量的创建和初始化,其实我们可以联想到数组的相关操作。比如我们可以写一个for循环,然后按照数组下标顺序一个一个向后赋值;或者我们还可以直接把数组中某一个元素的下标拿出来,然后直接单独的给这个位置的元素赋值。下面其实也是结构体的两种赋值方法:

#include <stdio.h>
struct Stu
{
 char name[20];//名字
 int age;//年龄
 char sex[7];//性别
 char id[20];//学号
};
int main()
{
 //按照结构体成员的顺序初始化
 struct Stu s = { "张三", 20, "男", "20230818001" };

//按照指定的顺序初始化
 struct Stu s2 = { .age = 18, .name = "lisi", .id = "20230818002", .sex = "female”};
 printf("name: %sn", s2.name);
 printf("age : %dn", s2.age);
 printf("sex : %sn", s2.sex);
 printf("id : %sn", s2.id);
 return 0;
}

  我们可以看到,在单独取结构体中成员我们用到了 ‘ . ’  来找到其中的元素。当然了我们还有一种方法来初始化与寻找成员:

struct Stu* ptr;
ptr = (struct Stu*)malloc(sizeof(struct Stu));
strcpy(ptr->name,"lisi");//由于malloc默认返回类型是int,所以初始化字符串需要用到strcpy
ptr->age = 18;
strcpy(ptr->sex,"female");
strcpy(ptr->id, "20230818002");

printf("name: %sn", ptr->name);
printf("age : %dn", ptr->age);
printf("sex : %sn", ptr->sex);
printf("id : %sn", ptr->id);

  这里给大家插个小插曲:结构体可以自引用吗?

struct Node
{
int data;
 struct Node* next;
};

  仔细想想就会发现不可以,因为这样子我们无法计算结构体的大小。结构体不想递归有结束条件。

  好的好的,铁汁们对结构体有个大概的了解了吗?接下来我出一道题目,看看铁汁们的答案是多少?

struct S1
{
 char c1;
 int i;
 char c2;
};
printf("%dn", sizeof(struct S1));

struct S2
{
 char c1;
 char c2;
 int i;
};
printf("%dn", sizeof(struct S2));

  df9f01f1d260493cb6db3148113d9756.gif

  “博主你咋了?几天不见退化的这么严重?!”,○( ^皿^)っHiahiahia… 可不要擅自下结论哦~ ,“博主这么写肯定是有他的理由的(。^▽^)!”  好的,兄弟们答案算的多少啊?6和6?

bd3bf78bdbda465299c1180c65e59225.png

  怎么样,是不是出乎意料啦?*´∀`)´∀`)*´∀`)*´∀`)  ,想知道为什么吗?害,跪下来求我并磕三个头我就会考虑考虑38c583ba190b4d6ea3289e31bdb38a8b.gif

  给各位看官磕头了,给个免费的赞赞吧~

  呃哼,好的,接下来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 

  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

  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。 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 - 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

  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

  以上面的题目为例子画个图解释一下: 55a186c64ee04b92bc924aba8a5a01a4.png

  可见S1中 i 首先要放到4的偏移量的倍数处,然后之后的成员c2的对其数就为4,所以c2占四个偏移量,总大小就为12。而S2中先放的char类型,偏移量为1,在放的int放在偏移量为4的倍数处,送大小就为8 

   由上可得,在我们创建结构体时不可以随心所欲的创建,要考虑空间内存的布局。铁汁们都懂了吗?都懂了是吧,嘿嘿嘿,那咱们接下来再看一道题目:

struct S3
{
 double d;
 char c;
 int i;
};
printf("%dn", sizeof(struct S3));

struct S4
{
 char c1;
 struct S3 s3;
 double d;
};
printf("%dn", sizeof(struct S4));

    如果我拿出这道题目,阁下又该如何对应呢?02c81c82fa96459189b5f921a319d8df.png

    是否又出乎了阁下的意料了?想让我教你?跪下再磕....... 博主头都磕破了,你手里的赞赞还没送给我吗 ┭┮﹏┭┮ 

  好的,同样是画图解释:d071425e1baa42c2ae207bb9bdce280c.png

     S3不需要我多讲了吧,我们来谈一谈S4:如4所说,结构体s3的对齐数为自己成员中的最大值,即8,然后在偏移量为24处放double类型,所以最后大小为32.

  讲了这么多,我们还不知道为什么会有对齐这种东西呢,那为什么存在内存对⻬?

  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

  别问我为什么知道的这么详细哈,<(* ̄▽ ̄*)/  。那当我们平时在写代码的时候,该如何做到尽量减小内存占用的空间呢?

  让占⽤空间⼩的成员尽量集中在⼀起 

  通过上面的题目我们其实可以看得出来,相同类型的成员放在一起总会占用的空间小。 

  此外还有一个很重要的点:结构体传参 

   如以下代码:

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("%dn", s.num);
}
//结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{
 printf("%dn", ps->num);
}
int main()
{
print1(s); //传结构体
 print2(&s); //传地址
 return 0;
}

  提问环节又到了:上⾯的 print1 和 print2 函数哪个好些?

  答案是:⾸选print2函数。

原因: 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:结构体传参的时候,要传结构体的地址。 

Life seems to be like this, if you don‘t take the initiative to do something, the only thing waiting for you is to be passive.        ————@黄色安全帽(抖音)

本篇博客也就到此为止了,送大家一碗鸡汤,勉励自己以及这世界上所有追逐梦想的赤子趁年华尚好努力提升自己,莫欺少年穷!5349f18cb0ae4e27941fd0e857634b3b.jpeg

 

本图文内容来源于网友网络收集整理提供,作为学习参考使用,版权属于原作者。
THE END
分享
二维码
< <上一篇
下一篇>>