自定义类型详解 |
您所在的位置：网站首页 › c语言中结构体的定义和使用 › 自定义类型详解 |
自定义类型详解
|
1. 写在开始
外部客观世界纷繁多变，仅仅依靠编程语言提供的固有类型，难以详尽地描述刻画之；针对这一问题，C语言自身提供了自定义类型，供开发人员在实际的业务场景中，根据具体的需求，能够自定义数据类型，从而对现实问题进行抽象与代码实现。笔者今天的博客，主要是向大家介绍一些常用的自定义类型及使用（C语言）。内容如下：
如当我们需要描述一本书的时候，就可以定义一个‘书’的结构体类型： struct Book { char name[20]; // 书名 float price; // 价格 char id[10]; // 编号 }; 结构体的定义与初始化如上，我们已经声明了一个名为Book的结构体类型，当我们需要使用它时，就可以进行定义（实例化）并初始化： typedef struct Book Book; --- 1 int main() { struct Book n1 = { "《高质量C/C++编程》", 54.5f,"B1002" }; --- 2 printf("%-10s %.2f %-8s\n", n1.name, n1.price, n1.id); --- 3 Book n2 = { "《C指针与陷阱》",66.7f, "B1006" }; --- 4 Book* pn = &n2; --- 5 printf("%-10s %.2f %-8s\n", pn->name, pn->price, pn->id); --- 6 return 0; } 解析： 1. 使用typedef关键字对struct Book类型关键字重命名为Book，方便之后的使用； 2. 我们定义了一个struct book类型的变量n1，并进行了初始化； 3. 第一个printf函数对结构体n1中各成员变量的内容进行了打印，访问各成员变量时，使用了.(结构体成员变量访问操作符)来进行访问内容； 4. 使用重命名的Book结构体关键字，定义了一个结构体变量n2，并进行了初始化； 5. 定义了一个Book* 类型的结构体指针pn，并将n2的地址赋值给了pn； 6. 第二个printf函数对结构体n2中各成员变量的内容进行了打印，访问各成员变量时，使用了->(结构体成员变量访问操作符)来进行访问内容。 结构体变量的初始化： 使用 {}结构体变量的访问： 结构体变量.成员变量 / 结构体指针->成员变量 2.2 自引用
当我们在使用结构体变量的过程中，想从一个结构体变量直接访问到另一个结构体变量的时候，我们就可以把该结构体的结构体指针类型定义添加到结构体成员中，从而能够通过结构体指针指向另一个结构体变量；我们将这种结构体声明的方式，称为结构体的自引用。 Tips： 在数据将结构中，我们会经常使用结构体的自引用来定义结点。 2.3 内存对齐我们在定义一个变量的时候，编译器会自动为该变量在内存中开辟一块空间；结构体变量也不例外，我们将结构体变量在内存开辟空间的方式、规则称为内存对齐。 内存对齐的规则 第一个成员变量从与结构体变量偏移量为0的地址处，往后开辟空间。其他成员变量要从对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处，往后开辟空间。 （对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。）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。Tips: VS编译环境下，默认对齐数为 8。 举个例子 struct S3 { double d; char c; int i; }; printf("%d\n", sizeof(struct S3)); 内存开辟情况
运行结果
运行结果
平台原因 并不是所有的硬件平台都能够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（如4的整数倍）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。 究其本质：结构体的内存对齐实际就是一种拿空间来换取时间的做法。 2.4 传参 两种结构体传参方式
然而，我们在结构体传参的时候： 应首选结构体地址传参； 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。 2.5 扩展: 位段位段是结构体实现中的一种特殊类型，特殊在： 位段成员类型必须是： unsigned int 、 signed int 或 int位段的成员名后边有一个冒号和一个数字 举个例子 struct A { int _a:2; int _b:5; int _c:10; int _d:30; };值得关注的是：位段是以比特位为单位，根据成员变量后的数字，来为成员变量进行内存空间开辟 值得注意的是：跟结构体相比，位段可以达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。 位段存在跨平台的原因： int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的；位段中最大位的数目不能确定（int 在16位机器中占2个字节，在32位机器中占4个字节）；位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义；当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的位时，是舍弃剩余的位还是利用，这是不确定的。 3. 枚举类型 3.1 定义与特点在现实世界中，有些事物的取值有限，且可以一一列举，如星期、月份、性别、三原色等；这个时候我们就可以定义枚举类型，对之进行刻画与描述。 举个例子 enum Day//星期 { Mon, Tues, Wed, Thur, Fri, Sat, Sun }; enum Sex//性别 { MALE, FEMALE, SECRET }； enum Color//颜色 { RED, GREEN, BLUE };enum：枚举定义关键字 {}中的内容： 枚举类型的可能取值，也称作枚举常量 值得注意的是： 这些可能取值都是有值的，默认从0开始，一次递增1，当然在定义的时候也可以赋初值。 我们知道定义常量的时候，我们可以使用#define的方式，那么又为什么还要用到枚举呢？ 枚举的优点 增加代码的可读性和可维护性； 便于调试； 防止了命名污染（封装）； 和 #define 定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。 3.2 使用 enum Color//颜色 { RED=1, GREEN=2, BLUE=4 }; enum Color c = RED --- 1 // √ c = 5 // × 解析： 1. 我们在定义好一个枚举类型的变量之后，只能通过枚举常量进行赋值。 4. 联合类型 4.1 定义与特点联合是一种特殊的自定义类型，与结构体类型相似，也包含一系列的成员变量；但区别于结构体的是，这些成员变量共用同一块内存空间（所以联合也叫共用体）。 举个例子 union Un { char c; int i; }; union ： 联合定义关键字于是，因为联合的成员是共用同一块内存空间的，这样一个联合变量的大小，至少是最大成员的大小（因为联合至少得有能力保存最大的那个成员）。 究其本质：当我们使用联合时，只能使用其中的一个成员变量；因为各成员变量共用一块内存空间，当重复使用时，将造成数据的覆盖；因此，在实际的开发过程中，当某个事物可以有多个选项，但在特定的条件下，其只能选择其中的一个时，在该场景中，我们就可以使用联合。 4.2 计算大小 联合大小的计算 联合的大小至少是最大成员的大小； 当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候，就要对齐到最大对齐数的整数倍。 5. 小结这篇文章，主要是对C语言中常用自定义类型的介绍与总结，重点要掌握结构体的内存对齐规则，以及了解枚举与联合的特性与使用细节。自定义类型，是我们在实际开发过程中，必须使用的且强大的工具之一，因此大家一定要好好掌握，熟练运用；最后，希望今天的博客内容，能够对你有所帮助！ |
【本文地址】
今日新闻 |
推荐新闻 |