熬夜整理的C语言/C++万字总结(四) 心已赠人 2022-08-29 06:11 137阅读 0赞 ## 1、结构体 ## ### 1.1 结构体基础知识 ### **1.1.1 结构体类型的定义** struct Person{ char name[64]; int age; }; typedef struct _PERSON{ char name[64]; int age; }Person; **注意**:定义结构体类型时不要直接给成员赋值,结构体只是一个类型,编译器还没有为其分配空间,只有根据其类型定义变量时,才分配空间,有空间后才能赋值。 ### [10W+字C语言硬核总结(一),值得阅读收藏!][10W_C] ### ### [10W+字C语言硬核总结(二),值得阅读收藏!][10W_C 1] ### ### [10W+字C语言硬核总结(三),值得阅读收藏!][10W_C 2] ### ### [熬夜整理的C/C++万字总结(五),文件操作][C_C] ### ### [程序员必备硬核资源,点击下载!][Link 1] ### ### [程序员书籍资源,值得收藏!][Link 2] ### **1.1.2 结构体变量的定义** struct Person{ char name[64]; int age; }p1; //定义类型同时定义变量 struct{ char name[64]; int age; }p2; //定义类型同时定义变量 struct Person p3; //通过类型直接定义 **1.1.3 结构体变量的初始化** struct Person{ char name[64]; int age; }p1 = {"john",10}; //定义类型同时初始化变量 struct{ char name[64]; int age; }p2 = {"Obama",30}; //定义类型同时初始化变量 struct Person p3 = {"Edward",33}; //通过类型直接定义 **1.1.4 结构体成员的使用** struct Person{ char name[64]; int age; }; void test(){ //在栈上分配空间 struct Person p1; strcpy(p1.name, "John"); p1.age = 30; //如果是普通变量,通过点运算符操作结构体成员 printf("Name:%s Age:%d\n", p1.name, p1.age); //在堆上分配空间 struct Person* p2 = (struct Person*)malloc(sizeof(struct Person)); strcpy(p2->name, "Obama"); p2->age = 33; //如果是指针变量,通过->操作结构体成员 printf("Name:%s Age:%d\n", p2->name, p2->age); } **1.1.5 结构体赋值** **1.1.5.1 赋值基本概念** 相同的两个结构体变量可以相互赋值,把一个结构体变量的值拷贝给另一个结构体,这两个变量还是两个独立的变量。 struct Person{ char name[64]; int age; }; void test(){ //在栈上分配空间 struct Person p1 = { "John" , 30}; struct Person p2 = { "Obama", 33 }; printf("Name:%s Age:%d\n", p1.name, p1.age); printf("Name:%s Age:%d\n", p2.name, p2.age); //将p2的值赋值给p1 p1 = p2; printf("Name:%s Age:%d\n", p1.name, p1.age); printf("Name:%s Age:%d\n", p2.name, p2.age); } **1.1.5.1 深拷贝和浅拷贝** //一个老师有N个学生 typedef struct _TEACHER{ char* name; }Teacher; void test(){ Teacher t1; t1.name = malloc(64); strcpy(t1.name , "John"); Teacher t2; t2 = t1; //对手动开辟的内存,需要手动拷贝 t2.name = malloc(64); strcpy(t2.name, t1.name); if (t1.name != NULL){ free(t1.name); t1.name = NULL; } if (t2.name != NULL){ free(t2.name); t1.name = NULL; } } **1.1.6 结构体数组** struct Person{ char name[64]; int age; }; void test(){ //在栈上分配空间 struct Person p1[3] = { { "John", 30 }, { "Obama", 33 }, { "Edward", 25} }; struct Person p2[3] = { "John", 30, "Obama", 33, "Edward", 25 }; for (int i = 0; i < 3;i ++){ printf("Name:%s Age:%d\n",p1[i].name,p1[i].age); } printf("-----------------\n"); for (int i = 0; i < 3; i++){ printf("Name:%s Age:%d\n", p2[i].name, p2[i].age); } printf("-----------------\n"); //在堆上分配结构体数组 struct Person* p3 = (struct Person*)malloc(sizeof(struct Person) * 3); for (int i = 0; i < 3;i++){ sprintf(p3[i].name, "Name_%d", i + 1); p3[i].age = 20 + i; } for (int i = 0; i < 3; i++){ printf("Name:%s Age:%d\n", p3[i].name, p3[i].age); } } ### 1.2 结构体嵌套指针 ### **1.2.1 结构体嵌套一级指针** struct Person{ char* name; int age; }; void allocate_memory(struct Person** person){ if (person == NULL){ return; } struct Person* temp = (struct Person*)malloc(sizeof(struct Person)); if (temp == NULL){ return; } //给name指针分配内存 temp->name = (char*)malloc(sizeof(char)* 64); strcpy(temp->name, "John"); temp->age = 100; *person = temp; } void print_person(struct Person* person){ printf("Name:%s Age:%d\n",person->name,person->age); } void free_memory(struct Person** person){ if (person == NULL){ return; } struct Person* temp = *person; if (temp->name != NULL){ free(temp->name); temp->name = NULL; } free(temp); } void test(){ struct Person* p = NULL; allocate_memory(&p); print_person(p); free_memory(&p); } **1.2.2 结构体嵌套二级指针** //一个老师有N个学生 typedef struct _TEACHER{ char name[64]; char** students; }Teacher; void create_teacher(Teacher** teacher,int n,int m){ if (teacher == NULL){ return; } //创建老师数组 Teacher* teachers = (Teacher*)malloc(sizeof(Teacher)* n); if (teachers == NULL){ return; } //给每一个老师分配学生 int num = 0; for (int i = 0; i < n; i ++){ sprintf(teachers[i].name, "老师_%d", i + 1); teachers[i].students = (char**)malloc(sizeof(char*) * m); for (int j = 0; j < m;j++){ teachers[i].students[j] = malloc(64); sprintf(teachers[i].students[j], "学生_%d", num + 1); num++; } } *teacher = teachers; } void print_teacher(Teacher* teacher,int n,int m){ for (int i = 0; i < n; i ++){ printf("%s:\n", teacher[i].name); for (int j = 0; j < m;j++){ printf(" %s",teacher[i].students[j]); } printf("\n"); } } void free_memory(Teacher** teacher,int n,int m){ if (teacher == NULL){ return; } Teacher* temp = *teacher; for (int i = 0; i < n; i ++){ for (int j = 0; j < m;j ++){ free(temp[i].students[j]); temp[i].students[j] = NULL; } free(temp[i].students); temp[i].students = NULL; } free(temp); } void test(){ Teacher* p = NULL; create_teacher(&p,2,3); print_teacher(p, 2, 3); free_memory(&p,2,3); } ### 1.3 结构体成员偏移量 ### //一旦结构体定义下来,则结构体中的成员内存布局就定下了 #include <stddef.h> struct Teacher { char a; int b; }; void test01(){ struct Teacher t1; struct Teacher*p = &t1; int offsize1 = (int)&(p->b) - (int)p; //成员b 相对于结构体 Teacher的偏移量 int offsize2 = offsetof(struct Teacher, b); printf("offsize1:%d \n", offsize1); //打印b属性对于首地址的偏移量 printf("offsize2:%d \n", offsize2); } ### 1.4 结构体字节对齐 ### ## [程序员必备硬核资源,点击下载!][Link 1] ## 在用 sizeof 运算符求算某结构体所占空间时,并不是简单地将结构体中所有元素各自占的空间相加,这里涉及到内存字节对齐的问题。 从理论上讲,对于任何变量的访问都可以从任何地址开始访问,但是事实上不是如此,实际上访问特定类型的变量只能在特定的地址访问,这就需要各个变量在空间上按一定的规则排列, 而不是简单地顺序排列,这就是**内存对齐**。 **1.4.1.1 内存对齐原因** 我们知道内存的最小单元是一个字节,当 cpu 从内存中读取数据的时候,是一个一个字节读取,所以内存对我们应该是入下图这样: ![8121fa7f56015f0bc5e6bf125c12a410.png][] 但是实际上 cpu 将内存当成多个块,每次从内存中读取一个块,这个块的大小可能是2、4、8、16等, > 那么下面,我们来分析下非内存对齐和内存对齐的优缺点在哪? 内存对齐是操作系统为了提高访问内存的策略。操作系统在访问内存的时候,每次读取一定长度(这个长度是操作系统默认的对齐数,或者默认对齐数的整数倍)。如果没有对齐,为了访问一个变量可能产生二次访问。 > 至此大家应该能够简单明白,为什么要简单内存对齐? * 提高存取数据的速度。比如有的平台每次都是从偶地址处读取数据,对于一个int型的变量,若从偶地址单元处存放,则只需一个读取周期即可读取该变量;但是若从奇地址单元处存放,则需要2个读取周期读取该变量。 * 某些平台只能在特定的地址处访问特定类型的数据,否则抛出硬件异常给操作系统。 **1.4.1.1 如何内存对齐** * 对于标准数据类型,它的地址只要是它的长度的整数倍。 * 对于非标准数据类型,比如结构体,要遵循一下对齐原则: 1. 数组成员对齐规则。第一个数组成员应该放在offset为0的地方,以后每个数组成员应该放在offset为min(当前成员的大小,\#pargama pack(n))整数倍的地方开始(比如int在32位机器为4字节,\#pargama pack(2),那么从2的倍数地方开始存储)。 2. 结构体总的大小,也就是sizeof的结果,必须是min(结构体内部最大成员,\#pargama pack(n))的整数倍,不足要补齐。 3. 结构体做为成员的对齐规则。如果一个结构体B里嵌套另一个结构体A,还是以最大成员类型的大小对齐,但是结构体A的起点为A内部最大成员的整数倍的地方。(struct B里存有struct A,A里有char,int,double等成员,那A应该从8的整数倍开始存储。),结构体A中的成员的对齐规则仍满足原则1、原则2。 手动设置对齐模数: * \#pragma pack(show) 显示当前packing alignment的字节数,以warning message的形式被显示。 * \#pragma pack(push) 将当前指定的packing alignment数组进行压栈操作,这里的栈是the internal compiler stack,同事设置当前的packing alignment为n;如果n没有指定,则将当前的packing alignment数组压栈。 * \#pragma pack(pop) 从internal compiler stack中删除最顶端的reaord; 如果没有指定n,则当前栈顶record即为新的packing alignement数值;如果指定了n,则n成为新的packing alignment值 * \#pragma pack(n) 指定packing的数值,以字节为单位,缺省数值是8,合法的数值分别是1,2,4,8,16。 ## [程序员必备硬核资源,点击下载!][Link 1] ## **1.4.2 内存对齐案例** #pragma pack(4) typedef struct _STUDENT{ int a; char b; double c; float d; }Student; typedef struct _STUDENT2{ char a; Student b; double c; }Student2; void test01(){ //Student //a从偏移量0位置开始存储 //b从4位置开始存储 //c从8位置开始存储 //d从12位置开存储 //所以Student内部对齐之后的大小为20 ,整体对齐,整体为最大类型的整数倍 也就是8的整数倍 为24 printf("sizeof Student:%d\n",sizeof(Student)); //Student2 //a从偏移量为0位置开始 //b从偏移量为Student内部最大成员整数倍开始,也就是8开始 //c从8的整数倍地方开始,也就是32开始 //所以结构体Sutdnet2内部对齐之后的大小为:40 , 由于结构体中最大成员为8,必须为8的整数倍 所以大小为40 printf("sizeof Student2:%d\n", sizeof(Student2)); } [10W_C]: https://blog.csdn.net/weixin_41055260/article/details/118947036 [10W_C 1]: https://blog.csdn.net/weixin_41055260/article/details/119054624 [10W_C 2]: https://blog.csdn.net/weixin_41055260/article/details/119153223 [C_C]: https://blog.csdn.net/weixin_41055260/article/details/119342331 [Link 1]: https://download.csdn.net/download/weixin_41055260/20298620 [Link 2]: https://blog.csdn.net/weixin_41055260/article/details/119257422 [8121fa7f56015f0bc5e6bf125c12a410.png]: /images/20220829/88c15a1af2ec4243b4ebb6dd4fe45f30.png
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