169-学习结构体

Myth丶恋晨 2022-10-27 12:16 100阅读 0赞

## 结构体类型的设计 ##

C语言提供了基本数据类型，如char,short,int,float…等类型，我们称之为内置类型。程序开发人员可以使用结构体来封装一些属性，设计出新的类型，在C语言中称之为**结构体类型**

**结构体类型的设计：**  
在C语言中，结构体是一种数据类型。（由程序开发者自己设计的类型）  
可以使用结构体(struct)来存放一组不同类型的数据。  
**结构体的定义形式为：**  
struct 结构体名  
\{  
成员列表(可以是基本数据类型，指针，数组或其他结构体类型）  
\}；

**我们自己设计一个学生类型**  
客观事物(实体)是复杂的，要描述它必须从多方面进行，也就是用不同的数据类型来描述不同的方面。如学生实体可以这样来描述：  
学生学号(用字符串描述), 学生姓名(用字符串来描述),性别(用字符串来描述),年龄(用整型数描述)。  
这里用了属于2种不同数据类型，以及4个数据成员来描述学生实体  
图示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
函数定义的花括号\{\}后面没有分号

**结构体变量的定义和初始化**  
既然结构体是一种数据类型，那么就可以用它来定义变量。结构体就像一个“模板”，定义出来的变量都具有相同的性质。也可以将结构体比作“图纸”，将结构体变量比作“零件”，根据同一张图纸生产出来的零件的特性都是一样的。  
结构体是一种数据类型，是创建变量的模板，不占用内存空间；结构体变量才包含了实实在在的数据，需要存储空间。

**结构体变量在内存中表示(暂不考虑内存对齐问题)**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
**结构变量初始化**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
**结构体嵌套结构体**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
**结构体自定义**  
![在这里插入图片描述][20210204093848725.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][20210204093853402.png_pic_center]  
**结构体成员访问(获取和赋值)**  
结构体变量的成员，访问  
获取和赋值结构体变量成员的一般形式为：  
结构体变量，成员名：

**结构体变量成员的访问：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]  
**注意**：对结构体变量整体赋值有3种情况  
1、定义结构体变量(用\{\}初始化)  
2、用已定义的结构变量初始化  
3、结构体类型相同的变量可以作为整体相互赋值

其他情况的使用过程中只能对成员逐一赋值  
**在C语言中不存在对结构体类型的强制转换(和内置类型的区别)**

**结构体变量和指针**  
内置类型能够定义指针变量，结构体类型也可以定义结构体类型指针。  
结构体类型指针访问成员的获取和赋值形式：  
（\*p).成员名（.的优先级高于 *，（* p)两边的括号不能少）  
或  
p->成员名（->是减号加大于号，中间没有空格，称为指向符）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]  
**结构体变量和函数**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]  
只是第打印而已，第一种方式比较好，数据安全，使用第二种方式可能会修改主函数sx的数据

**结构体与数组**  
所谓结构体数组，是指数组中的每个元素都是一个结构体类型。在实际应用中，C语言结构体数组常被用来表示一个拥有相同数据结构的群体，比如一个班的学生，一个公司的员工等。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]  
**结构体大小**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]  
**由于存储变量地址对齐的问题，计算结构体大小的3条规则：**  
1、结构体变量的首地址，必须是结构体变量中的“最大基本数据类型成员所占字节数”的整数倍  
2、结果体变量中的每个成员相对于结构体首地址的偏移量，都是该成员基本数据类型所占字节数的整数倍  
3、结构体变量的总大小，为结构体变量中“最大基本数据类型成员所占字节数”的整数倍

假设是从0地址开始  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 10]

sizeof(struct node)=sizeof(sd)=12;

## 详细示例见我另外一篇博客《结构体的大小怎么算？》 ##

## 为什么要理解字节对齐问题？ ##

1、内存大小的基本单位是字节（byte），理论上讲，可以从任意地址访问变量，但是实际上，CPU并非逐字节读写内存，而是以2,4或8的倍数的字节块来读写内存，因此就会对基本数据类型的地址作一些限制，即它的地址必须是2,4或8的倍数。那么就要求各种数据类型按照一定的规则在空间上排列，这就是对齐。  
2、有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个int型（假设为32位系统）如果放在偶地址开始的地方，那么一个读周期就可以读出32bit，而如果存放在奇地址开始的地方，就需要2个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到该32bit数据。显然在读取效率上下降很多。  
3、由于不同平台对齐方式可能不同，如此一来，同样的结构在不同的平台其大小可能不同，在无意识的情况下，互相发送的数据可能出现错乱，甚至引发严重的问题。

**指定对齐值**  
预处理命令\#pragma pack(n)可以改变默认对齐数。 n取值是1,2，4,8，16  
VS中默认值=8，gcc中默认值=4；

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 11]  
**总结：**  
1、结构体变量的首地址，必须是MIN\{“结构体最大基本数据类型成员所占字节数”，指定对齐方式\}大小的整数倍  
2、结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量，都是MIN\{基本数据类型成员，指定对齐方式\}大小的整数倍  
3、结构体的总大小，为MIN\{结构体“最最大基本数据类型成员所占字节数”（将嵌套结构体里的基本类型也算上，得出最大基本数据类型成员所占字节数），指定对齐方式\}大小的整数倍

## 联合体（共用体） ##

联合体（union）与结构体（struct）有一些相似之处。但两者有本质上的不同。在结构体中，各成员有各自的内存空间。而在联合体中，各成员共享一段内存空间，一个联合变量的长度等于各成员中最长的长度。  
应该说明的是，这里所谓的共享不是指把多个成员同时装入一个联合变量内，而是指该联合变量可被赋予任一成员值，但每次只能赋一种值，赋入新值则冲去旧值。  
一个联合体类型必须经过定义之后，才能使用它，才能把一个变量声明定义为该联合体类型。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 12]  
**程序演示：使用联合体变量**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 13]  
关于IP地址  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 14]

## 枚举 ##

枚举顾名思义就是一一列举。把需要的取值一一列举。  
比如：星期表示，月份表示：  
枚举的特点是：枚举类型是受到限制的有符号整型类型，枚举值必须是整型类型（有符号）；枚举变量的取值范围必须是枚举值集合。

**枚举类型的设计：**  
![在这里插入图片描述][20210204103212658.png_pic_center]  
定义枚举变量 enum week x=Mon;  
1、取值只能赋值为\{枚举值集合中值\}；  
2、枚举变量不能++，–；

## 枚举与常变量，\#define 定义常量的区别 ##

1、增加代码的可读性和维护性  
2、和\#define 定义的标识符比较，枚举有类型检查，更加严谨  
3、封装性好  
4、便于调试  
5、使用方便，一次可以定义多个常量

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221024/514b76a9fa2742c6bef8d93ed361b33e.png
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[20210204093848725.png_pic_center]: /images/20221024/05de6a68ba254dccb90b4c2b73413e4c.png
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[20210204103212658.png_pic_center]: /images/20221024/cc5c9cb5b6e14f6a8e9447482c40a669.png