1.结构体
1.1结构体的声明
1.1.1结构的基础知识
结构是一些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量。
1.1.2结构的声明
struct tag
{
member-list;
}variable-list;
struct Stu
{
//学生的属性
char name[20];
int age;
};
struct Stu
{
//学生的属性
char name[20];
int age;
}s1, s2; //s1和s2是struct Stu类型的全局变量
int main()
{
struct Stu s3; //s3是struct Stu类型的局部变量
return 0;
}
1.1.3特殊的声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
struct //匿名结构体类型，只能使用一次
{
char name[20];
int age;
}s1;
特殊的声明会出现如下问题：
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}a[20], *p;
int main()
{
p = &x; //warning C4133: “=”: 从“*”到“*”的类型不兼容
return 0;
}
1.1.4结构的自引用
引入数据结构：描述数据在内存中的存储结构。
线形数据结构：顺序表、链表
树形数据结构：二叉树
在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
int main()
{
sizeof(struct Node); //error
return 0;
}
正确的自引用方式：
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
例如：
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}* linklist;
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
typedef struct Node* linklist;
1.1.5结构体变量的定义和初始化
struct Point
{
int x;
int y;
}p1 = {2, 3};
struct Point
{
int x;
int y;
}p1 = {2, 3};
struct Stu
{
char name[20];
int age;
};
int main()
{
struct Point p2 = {3, 4};
struct Stu s1 = {"zhangsan", 20};
return 0;
}
#include <stdio.h>
struct Score
{
int n;
char ch;
};
struct Stu
{
char name[20];
int age;
struct Score s;
};
int main()
{
struct Stu s1 = {"zhangsan", 20, {100, 'q'}};
printf("%s %d %d %c\n", s1.name, s1.age, s1.s.n, s1.s.ch); //zhangsan 20 100 q
return 0;
}
1.1.6结构体内存对齐
计算结构体的大小。
如何计算？
掌握结构体的对齐规则：
1.第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
2.其它成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。
对齐数 = 编译器默认的一个对齐数与该成员大小的较小值。（VS中默认的值为8，gcc上没有默认对齐数则就是该成员自身大小）
3.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。
4.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。
#include <stdio.h>
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
struct S1 s1;
struct S2 s2;
printf("%d\n", sizeof(struct S1)); //12
printf("%d\n", sizeof(struct S2)); //8
return 0;
}
验证结果：
#include <stdio.h>
#include <>
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
struct S1 s1;
struct S2 s2;
printf("%d\n", offsetof(struct S1, c1)); //0
printf("%d\n", offsetof(struct S1, i)); //4
printf("%d\n", offsetof(struct S1, c2)); //8
return 0;
}
自行画图分析第二个结构体变量：
#include <stdio.h>
#include <>
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
struct S1 s1;
struct S2 s2;
printf("%d\n", offsetof(struct S2, c1)); //0
printf("%d\n", offsetof(struct S2, c2)); //1
printf("%d\n", offsetof(struct S2, i)); //4
return 0;
}
自行画图分析第三个结构体变量：
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
int main()
{
struct S3 s3;
printf("%d\n", sizeof(struct S3)); //16
return 0;
}
结构体嵌套：
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
int main()
{
struct S4 s4;
printf("%d\n", sizeof(struct S4)); //32
return 0;
}
为什么存在内存对齐？
大部分的资料是这样说的：
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。
总体来说：
结构体的内存对齐是拿空间来换时间的做法。
在设计结构体时，既要满足对齐，又要节省空间，如何做到？
让占用空间小的成员尽量集中在一起。
1.1.7修改默认对其数
使用#pragma这个预处理指令，可以改变我们的默认对齐数。
#include <stdio.h>
struct S
{
int i; //4 8 4 0-3
//4-7
double d; //8 8 8 8-15
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S)); //16
return 0;
}
修改对齐数：
#include <stdio.h>
#pragma pack(4)
struct S
{
int i; //4 4 4 0-3
//4
double d; //8 4 4 4-11
};
#pragma pack()
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S)); //12
return 0;
}
不想要对齐数：
#include <stdio.h>
#pragma pack(1)
struct S
{
int i; //4 4 4 0-3
//4
double d; //8 4 4 4-11
};
#pragma pack()
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S)); //12
return 0;
}
#pragma once 在头文件中使用，功能：防止头文件被多次引用。
1.1.8结构体传参
#include <stdio.h>
struct S
{
int data[1000];
int num;
};
void print1(struct S ss)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < 3; i++)
{
printf("%d ", ss.data[i]);
}
printf("%d\n", ss.num);
}
void print2(const struct S* ps)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < 3; i++)
{
printf("%d ", ps->data[i]);
}
printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{
struct S s = {{1,2,3}, 100};
print1(s); //传值调用
print2(&s); //传址调用
return 0;
}
首选print2函数。原因：函数传参时，参数需要压栈，会有时间和空间上的系统开销。如果传递一个结构体对象时，结构体过大，参数压栈的系统开销越大，所以会导致性能的下降。
结论：
结构体传参时，要传结构体的地址。
1.2位段
1.2.1什么是位段？
位段的声明和结构是类似的，有2个不同：
1.位段的成员是int、unsigned int、signed int、char（属于整型家族）。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
位段是用来节省空间的。
struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct A)); //8
return 0;
}
1.2.2位段的内存分配
1.位段的成员可以是int、unsigned int、signed int 或者char（属于整型家族）类型。
2.位段的空间上是按照需要以4个字节（int）或者1字节（char）的方式来开辟的。
2.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。
Struct S
{
char a:3;
char b:4;
char c:5;
char d:4;
};
int main()
{
struct S s = {0};
printf("%d\n", sizeof(struct S));
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;
return 0;
}
自行分析&s的内存布局图：
1.2.3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位机器上会出问题）。
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，并且很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。
1.2.4位段的应用
在网络中应用。（如IP数据包）
练习：通讯录(静态的版本)
1.静态的版本
2.动态的版本
3.文件的版本
实现一个通讯录
一、人的信息：名字+年龄+性别+电话+地址
二、功能
1.存放100个人的信息
2.增加联系人
3.删除指定联系人
4.查找联系人
5.修改联系人
6.排序
7.显示联系人
test.c：测试功能
contact.c：通讯录相关的实现
contact.h：通讯录相关的声明
//test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "contact.h"
void menu()
{
printf("*************************************************\n");
printf("************1.add 2.del**********************\n");
printf("************3.search 4.modify*******************\n");
printf("************5.show 6.sort*********************\n");
printf("************ 0.exit **********************\n");
printf("*************************************************\n");
}
int main()
{
int input = 0;
Contact con; //通讯录
InitContact(&con); //初始化通讯录
do
{
menu();
printf("请选择:>");
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case 1:
AddContact(&con);
break;
case 2:
DelContact(&con);
break;
case 3:
SearchContact(&con);
break;
case 4:
ModifyContact(&con);
break;
case 5:
ShowContact(&con);
break;
case 6:
SortContact(&con);
break;
case 0:
printf("退出通讯录\n");
break;
default:
printf("选择错误\n");
break;
}
} while (input);
return 0;
}
//contact.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX 100
#define MAX_NAME 20
#define MAX_SEX 10
#define MAX_TELE 12
#define MAX_ADDR 30
//类型的声明
typedef struct PeoInfo //人的信息
{
char name[MAX_NAME];
int age;
char sex[MAX_SEX];
char tele[MAX_TELE];
char addr[MAX_ADDR];
}PeoInfo;
typedef struct Contact //通讯录的信息
{
PeoInfo data[MAX]; //存放人的信息
int count; //记录当前通讯录中实际人的个数
}Contact;
void InitContact(Contact* pc); //初始化通讯录
void AddContact(Contact* pc); //添加联系人的通讯录
void ShowContact(const Contact* pc); //打印通讯录的信息
void DelContact(Contact* pc); //删除指定联系人
void SearchContact(Contact* pc); //查找指定联系人
void ModifyContact(Contact* pc); //修改指定联系人
void SortContact(Contact* pc); //排序通讯录中的内容,可以按照名字来排序，按照年龄来排序···
//contact.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "contact.h"
void InitContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
pc->count = 0;
memset(pc->data, 0, sizeof(pc->data));
}
void AddContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
if (pc->count == MAX)
{
printf("通讯录已满，无法添加\n");
return;
}
printf("请输入名字：>");
scanf("%s", pc->data[pc->count].name);
printf("请输入年龄：>");
scanf("%d", &(pc->data[pc->count].age));
printf("请输入性别：>");
scanf("%s", pc->data[pc->count].sex);
printf("请输入电话：>");
scanf("%s", pc->data[pc->count].tele);
printf("请输入地址：>");
scanf("%s", pc->data[pc->count].addr);
pc->count++;
printf("添加成功\n");
}
void ShowContact(const Contact* pc)
{
assert(pc);
int i = 0;
printf("%-20s\t%-5s\t%-5s\t%-12s\t%-30s\n", "名字", "年龄", "性别", "电话", "地址");
for (i = 0; i < pc->count; i++)
{
printf("%-20s\t%-5d\t%-5s\t%-12s\t%-30s\n", pc->data[i].name,
pc->data[i].age,
pc->data[i].sex,
pc->data[i].tele,
pc->data[i].addr);
}
}
static int FindByName(Contact* pc, char name[])
{
assert(pc);
int i = 0;
for (i = 0; i < pc->count; i++)
{
if (0 == strcmp(pc->data[i].name, name))
{
return i;
}
}
return -1;
}
void DelContact(Contact* pc)
{
char name[MAX_NAME] = { 0 };
assert(pc);
int i = 0;
if (pc->count == 0)
{
printf("通讯录为空，没有信息可以删除\n");
return;
}
printf("请输入要删除人的名字:>");
scanf("%s", name);
//删除
//1.查找
int pos = FindByName(pc, name);
if (pos == -1)
{
printf("要删除的人不存在\n");
return;
}
//2.删除
for (i = pos; i < pc->count - 1; i++)
{
pc->data[i] = pc->data[i + 1];
}
pc->count--;
printf("删除成功\n");
}
void SearchContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
char name[MAX_NAME] = { 0 };
printf("请输入要查找人的名字:>");
scanf("%s", name);
//1.查找
int pos = FindByName(pc, name);
if (pos == -1)
{
printf("要查找的人不存在\n");
return;
}
//2.打印
printf("%-20s\t%-5s\t%-5s\t%-12s\t%-30s\n", "名字", "年龄", "性别", "电话", "地址");
printf("%-20s\t%-5d\t%-5s\t%-12s\t%-30s\n", pc->data[pos].name,
pc->data[pos].age,
pc->data[pos].sex,
pc->data[pos].tele,
pc->data[pos].addr);
}
void ModifyContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
char name[MAX_NAME] = { 0 };
printf("请输入要修改人的名字:>");
scanf("%s", name);
//1.查找
int pos = FindByName(pc, name);
if (pos == -1)
{
printf("要修改的人不存在\n");
return;
}
printf("要修改的人的信息已经找到，接下来开始修改\n");
//2.修改
printf("请输入名字：>");
scanf("%s", pc->data[pos].name);
printf("请输入年龄：>");
scanf("%d", &(pc->data[pos].age));
printf("请输入性别：>");
scanf("%s", pc->data[pos].sex);
printf("请输入电话：>");
scanf("%s", pc->data[pos].tele);
printf("请输入地址：>");
scanf("%s", pc->data[pos].addr);
printf("修改成功\n");
}
int cmp_peo_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
return strcmp(((PeoInfo*)e1)->name, ((PeoInfo*)e2)->name);
}
void SortContact(Contact* pc) //按照名字来排序
{
assert(pc);
qsort(pc->data, pc->count, sizeof(PeoInfo), cmp_peo_by_name);
printf("排序成功\n");
}
2.枚举
顾名思义：把可能的值一一列举。
比如我们现实生活中：
一周的星期一到星期日是有限的7天，可以一一列举；
性别有男、女、保密，也可以一一列举；
月份有12个月，也可以一一列举······
2.1枚举类型的定义
//星期
enum Day
{
//枚举常量
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
enum Day
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
int main()
{
enum Day d = Fri;
return 0;
}
2.2枚举的使用
默认值：
#include <stdio.h>
enum Day
{
Mon, //0
Tues, //1
Wed, //2
Thur, //3
Fri, //4
Sat, //5
Sun //6
};
int main()
{
printf("%d\n", Mon); //0
printf("%d\n", Tues); //1
printf("%d\n", Wed); //2
return 0;
}
修改默认值：
#include <stdio.h>
enum Day
{
Mon=1,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
int main()
{
printf("%d\n", Mon); //1
printf("%d\n", Tues); //2
printf("%d\n", Wed); //3
return 0;
}
2.3枚举的优点
我们可以使用#define定义常量，为什么还要使用枚举？
优点：
1.增加代码的可读性和可维护性；
2.和#define定义的标识符相比较，枚举有类型检查，更加严谨；
3.防止命名污染（封装）；
4.便于调试；
5.使用方便，一次可以定义多个常量。
练习：优化通讯录
//test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "contact.h"
enum Option //使用enum优化,添加可读性
{
EXIT,
ADD,
DEL,
SEARCH,
MODIFY,
SHOW,
SORT
};
void menu()
{
printf("*************************************************\n");
printf("************1.add 2.del**********************\n");
printf("************3.search 4.modify*******************\n");
printf("************5.show 6.sort*********************\n");
printf("************ 0.exit **********************\n");
printf("*************************************************\n");
}
int main()
{
int input = 0;
Contact con; //通讯录
InitContact(&con); //初始化通讯录
do
{
menu();
printf("请选择:>");
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case ADD:
AddContact(&con);
break;
case DEL:
DelContact(&con);
break;
case SEARCH:
SearchContact(&con);
break;
case MODIFY:
ModifyContact(&con);
break;
case SHOW:
ShowContact(&con);
break;
case SORT:
SortContact(&con);
break;
case EXIT:
printf("退出通讯录\n");
break;
default:
printf("选择错误\n");
break;
}
} while (input);
return 0;
}
3.联合（共用体）
3.1联合类型的定义
联合也是一种自定义类型。这种类型定义的变量也包含一系列的成员，特征是这些成员共用同一块空间（所以联合也叫共用体）。
#include <stdio.h>
union Un
{
int a;
char c;
};
int main()
{
union Un u;
printf("%d\n", sizeof(u)); //4
return 0;
}
#include <stdio.h>
union Un
{
int a;
char c;
};
int main()
{
union Un u;
printf("%p\n", &u); //00B6FD24
printf("%p\n", &(u.a)); //00B6FD24
printf("%p\n", &(u.c)); //00B6FD24
return 0;
}
3.2联合的特点
联合的成员是共用同一块内存空间，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）。
union Un
{
int a;
char c;
};
int main()
{
union Un u;
u.a = 0x11223344;
u.c = 0x00;
return 0;
}
调试：查看内存中&u
判断当前计算机的大小端存储：
int a = 1; //0x 00 00 00 01
低————————>高
01 00 00 00 --大端存储
00 00 00 01 --小端存储
#include <stdio.h>
int check_sys()
{
int a = 1;
return *(char*)&a;
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
printf("小端\n"); //小端
else
printf("大端\n");
return 0;
}
#include <stdio.h>
int check_sys()
{
union
{
char c;
int i;
}u;
u.i = 1;
return u.c; //返回1是小端，返回0是大端
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
printf("小端\n"); //小端
else
printf("大端\n");
return 0;
}
3.3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。
#include <stdio.h>
union Un
{
char arr[5];
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(union Un)); //8
return 0;
}
总结
今天就暂且更新至此吧，期待下周再会。如有错误还请不吝赐教。希望对您学习有所帮助，翻页前留下你的支持，以防下次失踪了嗷。
作者更新不易，免费关注别手软。