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C进阶 自定义类型

目录

前言

一  结构体 

二  结构体的存储

三  位段

 四  枚举

五  联合体

总结


前言

我们之前学习的int  char  double ......都是内置类型,但是我们今天所学习的是自定义类型,比如联合体,结构体,枚举


一  结构体 

结构体是一些值的集合,这些值统称为成员变量,每个成员都是可以用不同的的基本数据类型

结构体的使用场景:

结构体的意义在于可以进行封装一个整体的所有变量,这个是十分便捷的,这样就可以不用重复的操作进行重复的定义相同的东西,比如我们要统计一个班级的学生的学号,姓名,成绩,那么我们就可以使用结构变量,下面这个是使用结构体和不使用结构体的例子

struct student {
	int number;
	char name[5];
	int score;
};
int main() {
	//不使用结构体
	int xiaomingnumber;
	char xiaomingname[5];
	int xiaomingscore;
	int xiaowangnumber;
	char xiaowangname[5];
	int xiaowangscore;
	//使用结构体
	struct student xiaoming, xiaowang;
}

结构体的基本形式:

struct inflatable{
  char name[20]; 
  float volume; 
  double price;
};

结构体的匿名形式

struct{
   int a;
   int b;
}x,b;

结构体需要注意的点
1  每个变量之间以分号隔开
2  最后要加上分号,因为这个是结构体的声明
3  匿名结构体只可以创建的时候定义变量


定义结构后,便可以创建这种类型的变量了


struct inflatable hat;            // hat is a structure variable of type inflatable 
struct inflatable woopie_cushion; // type inflatable variable 
struct inflatable mainframe;      // type inflatable variable


由于 hat 的类型为 inflatable,因此可以使用成员运算符(.)来访问各个成员。例如, hat.volume 指的 是结构的volume 成员, hat.price 指的是 price 成员,当然在C++里面是可以把前面的struct省掉


初始化方式

inflatable guest = {
  "Glorious Gloria", // name value 
  1 .88,             // vol ume value 
  29.99              // price value 
}

和数组一样,使用由逗号分隔值列表,并将这些值用花括号括起

结构数组
inflatable 结构包含一个数组 (name)。也可以创建元素为结构的数组,方法和创建基本类型数组完全相同。例如,要创建一个包含 100个inflatable 结构的数组,可以这样做:

 inflatable gifts[100]; / / array of 100 inflatable structures

接下来的赋值操作也就是跟数组一样

结构中的位字段
创建与某个硬件设备上的寄存器对 应的数据结构非常方便。字段的类型应为整型或枚举(稍后将介绍),接下来是冒号,冒号后面是一个数字, 它指定了使用的位数。可以使用没有名称的字段来提供间距。每个成员都被称为位字段 (bit field)。下面 是一个例子:

struct student {
    int number : 4;
    char xing  : 1;
    };

就是规定这个变量占用多少的字节,这个占用字节数是自己规定的

二  结构体的存储


结构体的对齐规则
1 第一个成员在与结构体变量的偏移量为0
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
3 结构体的总大小为最大对齐数的整数倍


我们以下面这个结构体为例子来讲解

struct  student{ 
    char c2;
    int number;
    char c1;
};

1  第一个成员在与结构体变量的偏移量为0

这个就是这个变量i前面没有偏移量直接占用0这个各自

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
我们以其他的变量来讲解这个东西

我们可以看到这个空白的,这个就是偏移量,然后偏移到(对齐数)的整数倍,一般都是4,然后我们就可以得到这个是8了

3  结构体的总大小为最大对齐数的整数倍
我们最后到了这一步之后就是4的整数倍,里面最大的对齐数为4,所以为8
 

为什么会有对齐原则


1  平台原因
不是所有的硬件平台都可以任意的访问任意地址的数据的,某些平台只可以在某些地址处去某些特定的数字,否则会抛出异常

2  性能原因
1  在现在的CPU里面,访问内存是按照快的标准执行的,一个典型的块的大小为4字节,8字节甚至更大,这与CPU的数据总线宽度有关,32位通常是4字节,64通常是8字节


2  数据总线宽度
CPU一次性传输可以处理多少的数据的字节数
宽度越大,CPU每次处理的数据量就越大
32位数据总线宽度意味着32条并行通道,这样CPU一个时间周期可传输32位数据

由于CPU是以快为主,所以就会牺牲空间提高性能
 

三  位段


位段的声明和结构体的声明是类似的,有两个不同
1,成员必须为整形家族的        2,位段的成员后面都带有一个冒号和数字

struct A{
    int a: 2;
    int b: 3;
    int c: 4;
    int d: 5;
};

这个就是说a占用2个字节     b占用3个字节     c占用4个字节    d占用5个字节,运用这个就是压榨内存,因为内存是一个非常昂贵的资源

内存分配
原则
1  位段的成员都是整形家族
2  空间按照需以4字节或者1字节的方式来开辟
3  位段涉及很多不确定因素,位段考虑跨平台和可移植性应避免使用位段
以上面为例子:2+3+4+5=14,但是真的是这样吗?

首先线开出1字节,看够不够用,不够用就再开辟一个字节,继续存储,中间那个空白的就是浪费的
所以他的分配方式就是:不断地开辟一字节,看是否够用,不够的话就再继续开辟,直到所有的都满就好

位段在跨平台编程中存在诸多问题,主要体现在以下几个方面:

1. 位段的符号性不确定

  • int 类型的位段在某些平台上可能被解释为有符号数,而在另一些平台上可能被解释为无符号数。

2. 位段的最大位数不确定

  • 不同平台的位段最大位数可能不同。例如,16位机器上最大为16位,32位机器上最大为32位。如果定义的位数超过目标平台的最大限制,会导致编译错误。

3. 内存分配顺序不确定

  • 位段成员在内存中的分配顺序(从左到右还是从右到左)在标准中未明确定义,不同编译器可能有不同的实现。

4. 位段的存储布局不确定

  • 当一个位段的剩余空间不足以容纳下一个位段时,编译器可能会选择丢弃剩余空间或利用剩余空间,这种行为在不同平台上是不确定的。

5. 编译器差异

  • 不同编译器对位段的实现和优化方式可能不同,这也会导致跨平台时的行为差异。

 四  枚举

enum sex{
  MALE;
  FEMALE;
  SECRTX;};

作用:是提高代码的可读性和在进行项目编写的时候,提高规范性
计算机会根据你的放置进行推算,但是是从0开始
如上述就是MALE为0……
枚举里面输入数字的话会更加的清晰

五  联合体


联合体的格式

uion un{
   int a;
   char i;
};

联合体就是一起公用一个空间,最妙的放法就是用a不用i,用i不用a,一定程度地减少空间地消耗

联合体地大小 
1  联合体的大小为成员里面最大类型的大小
2  当最大成员不是最大对齐树的整数倍的时候,就要对齐到最大成员的整数倍数
我们来举个例子

union Un{
   char arr[5];
   int a;
};

5和4字节放到了一起,但是要对齐到最大对齐数的整数倍数,我们就开到了8 

剩下的空白是不用的,开辟不用
char arr[5]和5个char类型的变量是不一样的
第一个是开辟了5个,第二个是开辟了1个,共用一个 


总结

结构体
初始化,定义,存储
位段
初始化,定义存储
枚举
定义,用处
联合体
定义存储


http://www.kler.cn/a/558985.html

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