基础C语言知识串串香10☞数组&字符串&结构体&联合体&枚举
五、数组&字符串&结构体&联合体&枚举
5.1、c语言中定义一个字符串:char a[6]={'l','i','n','u','x','\0'};
'\0'的字符编码为0就是NULL;也就是说内存中遇到0,翻译成字符是就是'\0',或是NULL;
char a[6]="linux";//定义字符数组a,并对其赋初值
char *p="linux";//定义字符指针p,并将字符串linux的地址赋给它。
5.2、sizeof(a)=6是运算符,其意思是所占空间大小,包括字符串后面的‘\0',strlen(a)=5是一个函数,其意思是字符串的长度。strlen(p);其中p只有是字符指针变量才有意义,它的形参是数组变量是没有意义的,因为strlen是根据什么时候遇到'\0',才结束测试字符串的长度,就算数组不初始化也是有长度的。
char *p="linux"; sizeof(p)永远等于4,因为p是指针变量,存的是地址。
所以总结:sizeof()是拿来测数组的大小,strlen()是拿来测试字符串的长度。
5.3、结构体用.或者是->访问内部变量,其实质是用的指针访问。如
struct student{
int a;
double b;
char c;
}s1;
则s1.a=12;
实质就是int *p=(int *)&s1;*p=12;
首先a是int型,所以是强制类型int*,其次是就是算地址,然后强制类型,地址应该是int型然后加减,不然的话,系统s1.b=12.2;
实质就是double *p=(double *)((int)&s1+4),*p=12.2;
不知道是以int型加减还是以float型加减,还是以char型加减,所以应当(int)&s1;
而且因为地址是s1.c=c;
实质就是char *p=(char*)((int)&s1+12); *p=c;
4字节的,所以必须是int型。
5.4、对齐方式:
(1)猜测如果是32位系统,那么编译器默认是4字节对齐,64位系统,那么编译器默认是8字节对齐,因为32位或64位一次性访问效率是最高的。
(2)结构体对齐
结构体首地址对齐(编译器自身帮我们保证,会给它分配一个对齐的地址,因为结构体自身已经对齐了,那么第一个变量也就自然对齐,所以我们才可以想象成第一个变量从0地址存放);
结构体内部的各个变量要对齐。
整个结构体要对齐,因为定义结构体变量s1时,再定义变量s2时,如果s1没有对齐,就坑了s2,所以也要保证整个结构体对齐。
无论是按照几字节对齐,我们都可以联想到内存实际的安排。1字节对齐那么不管int float double类型,在每4个格子的内存挨着存放。2字节对齐,也是一样的想法,举一个列子,如果第一个变量是char型,第二个变量是int型,那么0地址存放char型,1地址空着,2地址存放int型地址部分,3地址存放int型地址部分,然后上排最右4、5地址存放int型高址部分。4字节对齐,如果第一个变量是char型,第二个变量是int型,那么0地址存放char型,1,2,3地址空着,从4地址开始存放int,最后给变量分配完内存空间后,必须要保证整个结构体对齐,下一个结构体的存放起始地址是n字节对齐整数倍,如是4字节对齐,那么最后short算成4字节以保证整个结构体对齐。
整个结构体对齐,如2字节对齐(2的整数倍),只要是0、2、4地址就行了,如果是4字节对齐(4的整数倍),就必须是0、4地址。8字节对齐(8的整数倍)
(3)猜测4字节/8字节其实是针对int型/double型的,比如0地址是char型,那么4字节对齐,int型、float型就必须从4地址开始存放,那么8字节对齐,int型就必须从4地址存放,double型就必须从8地址开始存放.小于几字节对齐的那些,如char型和short型只要能按照规则存放就行了。
(4)对齐命令:
- 需要#pragma pack(n)开头,以#pragma pack()结尾,定义一个区间,这个区间内的对齐参数就是n。(不建议使用)
如:s1占5个字节,s2占8字节(默认)
#pragma pack(1)
struct stu1
{
char c;
int a;
}s1;
#pragma pack()
struct stu2
{
char c;
int a;
}s2;
- gcc推荐的对齐指令
__attribute__((packed))
__attribute__((aligned(n)))
在VC中就不行,没有定义这个命令
(1)__attribute__((packed))
使用时直接放在要进行内存对齐的类型定义的后面,然后它起作用的范围只有加了这个东西的这一个类型。packed的作用就是取消对齐访问。
(2)__attribute__((aligned(n)))
使用时直接放在要进行内存对齐的类型定义的后面,然后它起作用的范围只有加了这个东西的这一个类型。它的作用是让整个结构体变量整体进行n字节对齐(注意是结构体变量整体n字节对齐,而不是结构体内各元素也要n字节对齐,内部元素按照默认对齐方式)
例子:
struct mystruct11
{ //元素1字节对齐,结构体4字节对齐
int a;//4
char b;//1
short c;//2
}__attribute__((packed));
typedef struct mystruct111
{//1字节对齐4字节对齐2字节对齐
int a;//444
char b;//12(1+1)2
short c;//222
short d;//24(2+2)2*
}__attribute__((aligned(1024)))My111;
5.5、offsetof宏:#define offsetof(TYPE,MEMBER) ((int)&((TYPE*)0)->MEMBER)
(1) offsetof宏的作用是:用宏来计算结构体中某个元素和结构体首地址的偏移量(其实质是通过编译器来帮我们计算)。
(2)offsetof宏的原理:我们虚拟一个type类型结构体变量,然后用type.member的方式来访问那个member元素,继而得到member相对于整个变量首地址的偏移量。
(3)学习思路:第一步先学会用offsetof宏,第二步再去理解这个宏的实现原理。
(TYPE*)0这是一个强制类型转换,把0地址强制类型转换成一个指针,这个指针指向一个TYPE类型的结构体变量。(实际上这个结构体变量可能不存在,但是只要我不去解引用这个指针就不会出错)。
((TYPE)0)->MEMBER,(TYPE)0是一个TYPE类型结构体变量的指针,通过指针指针来访问这个结构体变量的member元素,然后对这个元素取地址,又因为改地址是从0地址开始算的,所以这个地址就是相对起始地址的偏移量。
5.6、container_of宏:
#define container_of(ptr,type,member) ({\
const typeof(((type*)0)->member)*__mptr=(ptr);\
(type*)((char*)__mptr-offsetof(type,member));})
这里有两条语句,用{},\表示提示编译器本行因为屏幕不够,链接下一行。用#(也就是宏定义)时,如果本行不够要用\提示编译器接着是下一行的,必须要用\,猜测因为宏定义一行就算结束了。
(1)作用:知道一个结构体中某个元素的指针,反推这个结构体变量的指针。有了container_of宏,我们可以从一个元素的指针得到整个结构体变量的指针,继而得到结构体中其他元素的指针。
(2)typeof关键字的作用是:typepof(a)时由变量a得到a的类型,typeof就是由变量名得到变量数据类型的。
(3)这个宏的工作原理:先用typeof得到member元素的类型定义成一个指针,然后用这个指针减去该元素相对于整个结构体变量的偏移量(偏移量用offsetof宏得到的),减去之后得到的就是整个结构体变量的首地址了,再把这个地址强制类型转换为type*即可。
5.7、p是一个地址,(int)p+6
和(char *)+6;
效果是一样的,第一种是将地址p当作int型加减,第二种是将地址p做为char *
指针,他每次加减都是一字节一字节相加减的,如果是(int *)p+6
,那么他每次加减都是按照4字节一跳。就相当于加了+4*6;
5.8小端模式:变量的高地址存放在高地址,低地址存放在低地址;通信模式也要分大小端,先发送/接受的是高地址还是低地址,大端模式:变量的高地址存放在低地址,低地址存放在高地址;
测试:有用共用体union和指针方式来测试,基本思路是让int a=1;看低地址char是0还是1;变量都是从地址开始存放,只是变量的高地址和低地址先存放谁不确定。
不能用位与来测,因为存放和读取都是按照某一个方式来的,结果永远都是一样的。int a=1;char b=(char)a;这种方式不可以测试,因为不管大小端,它都以变量a的低地址部分赋给b;
union stu{
int a;
int ce()
{
int a=1;
int b=*((char*)&a);
return b;
}
char b;
}
int ce()
{
union stus;
s.a=1;
return s.b;
}
5.9、枚举类型(int型):这样写默认从第一个常量开始是0,1,2,3,4.........也可以自己赋值,但是每一个值是不一样的,否则逻辑上出错。
enum week{
sunday,sunday=1,
moday,moday=5,
tuseday,然后其他常量以此递增。
wenzeday,
friday,
saterday,
}today;
today=sunday;
*//错误1,枚举类型重名,编译时报错:error:conflicting types for ‘DAY’
typedef enum workday
{
MON,//MON=1;
TUE,
WEN,
THU,
FRI,
}DAY;
typedefenumweekend
{
SAT,
SUN,
}DAY;
//错误2,枚举成员重名,编译时报错:redeclaration of enumer at or ‘MON’
typedef enum workday
{
MON,//MON=1;
TUE,
WEN,
THU,
FRI,
}workday;
typedef enum weekend
{
MON,
SAT,
SUN,
}weekend;
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