结构体变量的定义和初始化、结构体内存对齐

发布时间:2023年12月31日

//5.——————结构体变量的定义和初始化
——定义
方式1
//struct Point
//{
//?? ?int x;
//?? ?int y;
//}p1;//声明类型的同时定义变量p1
方式2
//struct Point
//{
//?? ?int x;
//?? ?int y;
//};
//int main()
//{
//?? ?struct Point p2;//定义结构体变量p2
//?? ?return 0;
//}
——初始化
定义变量的同时赋初始值
//struct Point p3={x,y};

//struct Stu//类型声明
//{
//?? ?char name[20];
//?? ?int age[5];
//}s1 = {"wangkai",22};//初始化
//int main()
//{
//?? ?struct Stu s2 = {"zahngjie",20};//初始化
//?? ?return 0;
//}
嵌套结构体的声明
//#include<stdio.h>
//struct Point
//{
//?? ?int n;
//?? ?char ch;
//};
//struct score
//{
//?? ?int n;
//?? ?char ch;
//};
//struct Stu
//{
//?? ?char name[20];
//?? ?int age;
//?? ?struct score s;
//};
//int main()
//{
//?? ?struct Point p2 = {3,4};
//?? ?struct Stu s1 = { "zhangsan",22,{100,'q'}};
//?? ?//s1里包含s,初始化s1时,由于s也是结构体,且结构体初始化要用{},所以{}嵌套初始化
//?? ?printf("%s %d %d %c\n",s1.name,s1.age,s1.s.n,s1.s.ch);
//?? ?return 0;
//}


//6.————结构体内存对齐
如何计算结构体大小?
首先得掌握结构体的对齐规则:(需画图)
1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。偏移量为整数
2. 其他成员变量要对齐到对齐数的整数倍的地址处(可以是1倍)。
? ?对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小中的较小值。(VS中默认的对齐数为8,gcc编译器无对齐数)
? ? 编译器无对齐数默认值时,对齐数就用该成员的对齐数
3. 结构体总大小为最大对齐数(每个成员变量的对齐数进行比较得出的最大的数)的整数倍。
4. 如果处于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(不可占用已被使用的对齐数(偏移量)),
? 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。
偏移量计算方法:// 借助宏(macor),头文件为:<stddef.h>
offsetof()——offsetof(type,member):可以返回一个结构体成员在这个类型(type)创建的变量中的偏移量
//#include<stdio.h>
//#include<stddef.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",offsetof(struct S1,c1));//0
//?? ?printf("%d\n", offsetof(struct S1, c2));//8
//?? ?printf("%d\n", offsetof(struct S1, i));//4
//?? ?printf("%d\n",sizeof(struct S1));//12
//?? ?printf("%d\n", sizeof(struct S2));//8
//?? ?return 0;
//}
——含嵌套结构体的结构体怎么计算大小?
//struct S1
//{
//?? ?char n;
//?? ?int b;
//?? ?char m;
//};
//struct S2
//{
//?? ?char c;
//?? ?char k;
//?? ?int a;
//};
//struct S3
//{
//?? ?double a;
//?? ?char b;
//?? ?int c;
//};
//struct S4
//{
//?? ?char c1;
//?? ?struct S3 s3;//嵌套一个结构体
//?? ?int i;
//};
//int main()
//{
//?? ?printf("%d\n",sizeof(struct S4));
//?? ?return 0;
//}


为什么存在内存对齐?
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齐(对其边界:对齐数的整数倍)。
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。
(假设在32位的环境下,总共为4字节,4*8个比特位。并且计算机一次可以读写4个字节的内容。)
举例说明:
//struct S1
//{
//?? ?char c;//占一个字节
//?? ?int i;//占四个字节
//?? ?int n;//占四个字节
//};
由于每次访问四个字节,所以我们考虑两种存放方法:每个数字便是一次访问,每次四个字节,@:表示空白位置
1.未对齐的存放(紧挨着存放,节省空间,但是浪费时间): ? ? ? ? ? ? 1.c i1 i2 i3 ? ?2.i4 n1 n2 n3 ?3.n4 @ ?@ ?@
2.已对齐的存放(按照结构体内存对齐要求存放,浪费空间,但节省时间):1.c @ ? @ ?@ ? ?2.i1 i2 i3 i4 ?3.n1 n2 n3 n4


总体来说:
结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
那在设计结构体的时候,我们既要满足对齐,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。
//struct S1
//{
//?? ?char c1;
//?? ?int i;
//?? ?char c2;
//};
//struct S2
//{
//?? ?char c1;
//?? ?char c2;
//?? ?int i;
//};
s2更加节省空间

文章来源:https://blog.csdn.net/2201_75570527/article/details/135313463
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