【C语言/知识梳理/期末复习】结构体附思维导图
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2024-01-30
22:21:27
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结构体
结构体
结构的声明
结构体变量的定义和初始化
结构成员访问操作符
结构体成员的直接访问
结构体成员的直接访问是通过点操作符（.）访问
的。点操作符接受两个操作数。
使用方式：结构体变量.成员名
结构体成员的间接访问
使⽤⽅式：结构体指针->成员名
结构体的特殊声明：匿名结构体类型
注意
只能使用一次
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 p = &x 是⾮法的。
匿名的结构体类型，如果没有对结构体类型重命
名的话，基本上只能使⽤⼀次。
结构体的自引用
引入
如何找到下一个？
不可行，⼀个结构体中再包含⼀个同类型的结构体变量，这样
结构体变量的⼤⼩就会⽆穷的⼤，是不合理的。
在结构体⾃引⽤使⽤的过程中，夹杂了 typedef
对匿名结构体类型重命名，也容易引⼊问题
为Node是对前⾯的匿名结构体类型的重命名产
⽣的，但是在匿名结构体内部提前使⽤Node类
型来创建成员变量，这是不⾏的
正确实现
自引用的正确实现
typedef定义结构体
解决⽅案如下：定义结构体不要使⽤匿名结构体了
结构体的内存对齐
对齐规则
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。
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。
对齐数
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
为什么要内存对齐
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。
总结结构体的内存对⻬是拿空间来换取时间的做法。
如何更好地设计结构体
让占⽤空间⼩的成员尽量集中在⼀起（既满⾜对
⻬，⼜要节省空间）
修改默认对齐数
#pragma 这个预处理指令，可以改变编译器的
默认对⻬数。
结构体传参
结论结构体传参的时候，要传结构体的地址。
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。
结构体实现位段
什么是位段
概念
位段是基于结构的，位段的声明与结构类似
位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed
int ，在C99中位段成员的类型也可以
选择其他类型。
位段的成员名后边有⼀个冒号和⼀个数字。
：后的数字，代表分配了几个比特位
示例
在VS中，int类型开辟4个字节，char类型开辟1
个字节，每个字节内部从右往左使用，如果剩余
字节数不够下一个成员使用就浪费
目的位段的使用是为了节省空间
位段的内存分配
1. 位段的成员可以是 int、 unsigned int 、
signed int 或者是 char 等类型
2. 位段的空间上是按照需要以4个字节（ int ）
或者1个字节（ char ）的⽅式来开辟的。
3. 位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台
的，注重可移植的程序应该避免使⽤位段。
位段的跨平台问题
1. int 位段被当成有符号数还是⽆符号数是不确定
的。
2. 位段中最⼤位的数⽬不能确定。（16位机器最
⼤16，32位机器最⼤32，写成27，在16位机器
会出问题。
3. 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。
4. 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。
总结
跟结构相⽐，位段可以达到同样的效果，并且可
以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。
位段使用的注意事项
位段的⼏个成员共有同⼀个字节，这样有些成员
的起始位置并不是某个字节的起始位置，那么这
些位置处是没有地址的。内存中每个字节分配⼀
个地址，⼀个字节内部的bit位是没有地址的。
以不能对位段的成员使⽤&操作符，这样就不能
使⽤scanf直接给位段的成员输⼊值，只能是先
输⼊放在⼀个变量中，然后赋值给位段的成员。
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