如何将自定义数据类型巧妙地应用于复杂的数据处理场景？
- 内容介绍
- 文章标签
- 相关推荐
本文共计2219个文字，预计阅读时间需要9分钟。
内置类型---int, short, char, double, float---C语言自带的类型 + 复杂类型---结构体, 枚举, 联合体---自定义类型 + 结构体 + 结构体类型引用声明 + 结构体是一系列值的集合，这些值可以是不同类型。
内置类型---int short char double flaot---C语言自己的类型
复杂类型---结构体，枚举，联合体---自己创造的类型
结构体
- 结构体类型引用声明
结构体是一些值的集合，这些值可以是不同类型。
struct Stu//如果不屑Stu就是匿名结构体类型
{
member-list；//--成员列表
}Variable-list;//变量列表
//声明一个结构体类型
struct Stu //结构体标签
{
//声明结构体变量(成员变量)
char name[20];
char tele[15];
char sex[10];
int age;
}s3,s4,s5; //都是全局变量--可以一次创建多个
struct Stu s;//全局变量
int main() {
//创建结构体变量---局部变量
struct Stu s1;
struct Stu s2;
return 0;
}
匿名结构体类型，只能在变量列表创建，不可能在别处创建---特点：该结构体只能用一次
struct
{
char name[20];
int age;
}sa;//只能在这创建
struct
{
char name[20];
int age;
}* psa;
int main() {
psa = &sa;//是不能赋值的，因为编译器认为这是两个完全不同的类型
return 0;
}
- 结构体自引用
结构体内不能包含一个类型为该结构本身的成员，但是可以包含该结构体的指针，因为指针的大小是确定的。如果用typedef重定义匿名函数，则不能实现自引用
- 结构体变量的定义和初始化
- 结构体内存对齐
- 第一个成员在于结构体变量偏移量为0的地址处
- 其他成员变量要对其某个成员数字（对齐数）的整数倍的地址处。对齐数：编译器默认的对齐数，与该成员大小的较小值，vs2013编译器默认的大小是8 gcc编译器没有设置默认对齐数
- 结构体的大小必须是对齐数的整数倍
- 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
- 数组的对齐数是---数组的元素是什么，那它的最大对齐数就拿它数组的类型
为什么存在内存对齐：
- 平台原因：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。
- 性能原因：数据结构（尤其是栈）应该尽可能的在自然边界上对齐，原因在于，为了访问未对其的内存，处理器需要做两次内存访问，而对齐的内存仅需要一次访问。
总的来说：结构体的内存对齐是拿空间换取时间的做法
让占用空间小的成员变量尽量集中在一起
#pragma pack(4) //可以设置默认对齐块---把默认对齐数设置为4
#pragma pack() //取消设置默认对齐数
offsetof不是函数，它是宏，因此他的参数可以传类型的(struct Name)，不是变量名
size_t offsetof(struct Name ,member Name); //计算结构体的某个值的偏移量，头文件#include <stddef.h>
- 结构体传参
如果要初始化结构体的内容的话，需要传地址，如果不是地址的话，初始化函数的参数只是结构体的一份临时拷贝，并不会初始化成功。
如果是打印的话，不需要改变结构体的值，则传不传地址都可以---但是延申一个传值和传址问题 ，两者相比较起来，传址更优，因为，只需要传一个地址，无论结构体有多大，地址的大小只有4/8个字节；传值的话，如果结构体过大，则会压榨内存空间，空间花销过大，性能降低，同时又出现一个问题，就是传值相对于传址安全，因为传址可能会改变结构体原有的大小，对于这种现象，我们也有办法避免，只需要在传的地址前加上const来修饰，这样地址就不会被改变
- 结构体实现位段（位段的可填充&可移植性）
位段的成员必须是int unsigned int signed int三种类型(但是经过大量实践证明，不止这三种，只要是整形就可以了比如char short) 而位段的成员名后面有一个冒号和数字。 这个数字的含义是这个变量占几个bit位，因为一个字节只有32个位，所以这个数字是不能超过32的，位段一般是以int(4个字节)和char(一个字节)来开辟空间的
位段在内存中的存储方式
struct Q {
int a : 2;//数字是bit位，指的是a占用两个bit位 一个字节8个bit位
int b : 5;
int c : 10;
int d : 30;
};
abc同时存储在一个字节内，此时该字节还剩15个bit位，但是d需要30个bit位，因此废弃这15个bit位，另辟一个空间存放d，在另一个空间内，还剩两个bit没有被存储，所以该空间也被废弃
位段就是节省空间而存在的
位段跨平台问题
- int位段被当成有符号还是无符号数是不确定的
- 位段中最大位的数目不能被确定（16位机器中16位最大，32位机器中32位最大，27在32位中可执行，在16位中就不能被执行）
- 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配未定义
- 当一个结构体包含两个位段时，当第二个位段较大，无法容纳第一个位段剩余的位时，是舍弃剩余位还是利用这是不确定的
vs2013位段内存的存储方式：现根据类型int或者char选择开辟1个或者4个字节，在字节中的使用方式是先使用低位在使用高位，由右向左使用我的bit位，如果当前开辟的空间剩下的内存不足以存放我的下一个数据的时候，我们就把该剩下的空间浪费掉，然后重新开辟空间，去使用下一个空间，下一个空间的使用依然是先使用低位，直至把所有数据都放进去
枚举
- 枚举类型的定义
枚举是一种类型
enum Sex { //是一种类型
//枚举的可能取值---常量
male=2,//male=2是给它赋一个初始值 默认的初始值是0
female,//当male=2时，female就是3
secret//4
};
int main() {
enum Sex s = male;//只能取枚举内定义的值
printf("%d %d %d",male,female,secret);
return 0;
}
因此枚举的大小也是整形的大小
c语言的源代码->预编译->编译------链接-----可执行程序
- 预编译：冗余删除
- 枚举的优点
也可以使用#define 命名替换，但是枚举比起#define的优势有
- 增加代码的可读性和可维护性
- 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨（#define是进行替换的，没有固定的类型）
- 防止命名污染（封装）
- 便于调试
- 使用方便，一次可以定义多个常量
- 枚举的使用
联合
- 联合类型的定义
联合也是一特殊的自定义类型，这种类型定义的变量也包含一系列的成员，特征是这些成员公用同一块空间
- 联合的特点
联合体的成员共用一块空间，所以联合体的大小至少是最大成员的大小(因为联合体至少得有能里保存)
- 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其数的整数倍的时候，就要对齐到最大对齐数的整数倍
本文共计2219个文字，预计阅读时间需要9分钟。
内置类型---int, short, char, double, float---C语言自带的类型 + 复杂类型---结构体, 枚举, 联合体---自定义类型 + 结构体 + 结构体类型引用声明 + 结构体是一系列值的集合，这些值可以是不同类型。
内置类型---int short char double flaot---C语言自己的类型
复杂类型---结构体，枚举，联合体---自己创造的类型
结构体
- 结构体类型引用声明
结构体是一些值的集合，这些值可以是不同类型。
struct Stu//如果不屑Stu就是匿名结构体类型
{
member-list；//--成员列表
}Variable-list;//变量列表
//声明一个结构体类型
struct Stu //结构体标签
{
//声明结构体变量(成员变量)
char name[20];
char tele[15];
char sex[10];
int age;
}s3,s4,s5; //都是全局变量--可以一次创建多个
struct Stu s;//全局变量
int main() {
//创建结构体变量---局部变量
struct Stu s1;
struct Stu s2;
return 0;
}
匿名结构体类型，只能在变量列表创建，不可能在别处创建---特点：该结构体只能用一次
struct
{
char name[20];
int age;
}sa;//只能在这创建
struct
{
char name[20];
int age;
}* psa;
int main() {
psa = &sa;//是不能赋值的，因为编译器认为这是两个完全不同的类型
return 0;
}
- 结构体自引用
结构体内不能包含一个类型为该结构本身的成员，但是可以包含该结构体的指针，因为指针的大小是确定的。如果用typedef重定义匿名函数，则不能实现自引用
- 结构体变量的定义和初始化
- 结构体内存对齐
- 第一个成员在于结构体变量偏移量为0的地址处
- 其他成员变量要对其某个成员数字（对齐数）的整数倍的地址处。对齐数：编译器默认的对齐数，与该成员大小的较小值，vs2013编译器默认的大小是8 gcc编译器没有设置默认对齐数
- 结构体的大小必须是对齐数的整数倍
- 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
- 数组的对齐数是---数组的元素是什么，那它的最大对齐数就拿它数组的类型
为什么存在内存对齐：
- 平台原因：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。
- 性能原因：数据结构（尤其是栈）应该尽可能的在自然边界上对齐，原因在于，为了访问未对其的内存，处理器需要做两次内存访问，而对齐的内存仅需要一次访问。
总的来说：结构体的内存对齐是拿空间换取时间的做法
让占用空间小的成员变量尽量集中在一起
#pragma pack(4) //可以设置默认对齐块---把默认对齐数设置为4
#pragma pack() //取消设置默认对齐数
offsetof不是函数，它是宏，因此他的参数可以传类型的(struct Name)，不是变量名
size_t offsetof(struct Name ,member Name); //计算结构体的某个值的偏移量，头文件#include <stddef.h>
- 结构体传参
如果要初始化结构体的内容的话，需要传地址，如果不是地址的话，初始化函数的参数只是结构体的一份临时拷贝，并不会初始化成功。
如果是打印的话，不需要改变结构体的值，则传不传地址都可以---但是延申一个传值和传址问题 ，两者相比较起来，传址更优，因为，只需要传一个地址，无论结构体有多大，地址的大小只有4/8个字节；传值的话，如果结构体过大，则会压榨内存空间，空间花销过大，性能降低，同时又出现一个问题，就是传值相对于传址安全，因为传址可能会改变结构体原有的大小，对于这种现象，我们也有办法避免，只需要在传的地址前加上const来修饰，这样地址就不会被改变
- 结构体实现位段（位段的可填充&可移植性）
位段的成员必须是int unsigned int signed int三种类型(但是经过大量实践证明，不止这三种，只要是整形就可以了比如char short) 而位段的成员名后面有一个冒号和数字。 这个数字的含义是这个变量占几个bit位，因为一个字节只有32个位，所以这个数字是不能超过32的，位段一般是以int(4个字节)和char(一个字节)来开辟空间的
位段在内存中的存储方式
struct Q {
int a : 2;//数字是bit位，指的是a占用两个bit位 一个字节8个bit位
int b : 5;
int c : 10;
int d : 30;
};
abc同时存储在一个字节内，此时该字节还剩15个bit位，但是d需要30个bit位，因此废弃这15个bit位，另辟一个空间存放d，在另一个空间内，还剩两个bit没有被存储，所以该空间也被废弃
位段就是节省空间而存在的
位段跨平台问题
- int位段被当成有符号还是无符号数是不确定的
- 位段中最大位的数目不能被确定（16位机器中16位最大，32位机器中32位最大，27在32位中可执行，在16位中就不能被执行）
- 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配未定义
- 当一个结构体包含两个位段时，当第二个位段较大，无法容纳第一个位段剩余的位时，是舍弃剩余位还是利用这是不确定的
vs2013位段内存的存储方式：现根据类型int或者char选择开辟1个或者4个字节，在字节中的使用方式是先使用低位在使用高位，由右向左使用我的bit位，如果当前开辟的空间剩下的内存不足以存放我的下一个数据的时候，我们就把该剩下的空间浪费掉，然后重新开辟空间，去使用下一个空间，下一个空间的使用依然是先使用低位，直至把所有数据都放进去
枚举
- 枚举类型的定义
枚举是一种类型
enum Sex { //是一种类型
//枚举的可能取值---常量
male=2,//male=2是给它赋一个初始值 默认的初始值是0
female,//当male=2时，female就是3
secret//4
};
int main() {
enum Sex s = male;//只能取枚举内定义的值
printf("%d %d %d",male,female,secret);
return 0;
}
因此枚举的大小也是整形的大小
c语言的源代码->预编译->编译------链接-----可执行程序
- 预编译：冗余删除
- 枚举的优点
也可以使用#define 命名替换，但是枚举比起#define的优势有
- 增加代码的可读性和可维护性
- 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨（#define是进行替换的，没有固定的类型）
- 防止命名污染（封装）
- 便于调试
- 使用方便，一次可以定义多个常量
- 枚举的使用
联合
- 联合类型的定义
联合也是一特殊的自定义类型，这种类型定义的变量也包含一系列的成员，特征是这些成员公用同一块空间
- 联合的特点
联合体的成员共用一块空间，所以联合体的大小至少是最大成员的大小(因为联合体至少得有能里保存)
- 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其数的整数倍的时候，就要对齐到最大对齐数的整数倍