第10课 - struct和union分析

第10课 - struct和union分析

1. 空结构体

在C语言中，结构体表示一系列变量的的集合，那编译器如何处理空结构体呢？

一类编译器认为，既然你是空结构体，内部没有成员变量那结构体大小就为0，但是可以正常编译；另一类编译器认为，空结构体有悖于结构体设计的初衷，既然结构体是变量的集合但空结构体中却没有成员变量，所以编译直接报错。

使用不同的编译器编译下面的代码：

#include <stdio.h>

// 空结构体
struct Test{

};

int main()
{
    struct Test t1;
    struct Test t2;

    printf("sizeof(struct Test) = %zu\n", sizeof(struct Test));

    printf("sizeof(t1) = %zu, &t1 = %p\n", sizeof(t1), &t1);
    printf("sizeof(t2) = %zu, &t2 = %p\n", sizeof(t2), &t2);

    return 0;
}

gcc编译器     ==>   编译通过，且空结构体的大小为0。 

     

VS2010编译器   ==>   编译报错

    

BCC编译器    ==>  编译报错

    

2. 柔性数组

（1）柔性数组即数组大小待定的数组，如：int SoftArray[ ];

（2）C语言中可以由结构体产生柔性数组      // 柔性数组仅存在于结构体中

（3）C语言中结构体的最后一个元素可以是柔性数组     // 柔性数组必须为结构体的最后一个元素，否则编译报错：10-2.c:5:9: error: flexible array member not at end of struct

柔性数组：

struct SoftArray {
    int len;
    int array[];    // 结构体最后一个元素为柔性数组
};

第一次碰到柔性数组，不禁有两个疑问：① 柔性数组大小为多少，它表示什么？② 为什么需要柔性数组，它的用法是什么？

第一个疑问我们写代码测试一下便知道了

#include <stdio.h>

struct SoftArray {
    int len;
    int array[];    // 结构体最后一个元素为柔性数组
};

int main()
{
    struct SoftArray sa;

    printf("sizeof(struct SoftArray) = %zu\n", sizeof(struct SoftArray));
    printf("&sa.len = %p, sa.array = %p\n", &sa.len, sa.array);

    return 0;
}

执行结果如下，可见 array 是不占用内存空间的，通过打印 len 和 array 的地址可以看出来，array 是一个标识符，标识结构体尾字节的下一个字节的地址。

   

第二个疑问通过唐老师的讲解，了解到柔性数组的用法

柔性数组的一般用法如下，通过柔性数组可以得到一个动态大小的数组。

struct SoftArray* sa = NULL;
sa = (struct SoftArray*)malloc(sizeof(struct SoftArray)+sizoef(int)*5);
sa->len = 5;

结构体的内存布局如下：

   

【柔性数组使用分析】

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

struct SoftArray
{
    int len;
    int array[];
};

struct SoftArray* create_soft_array(int size)
{
    struct SoftArray* ret = NULL;
    
    if( size > 0 )
    {
        ret = (struct SoftArray*)malloc(sizeof(struct SoftArray) + sizeof(int) * size);
        
        ret->len = size;
    }
    
    return ret;
}

void delete_soft_array(struct SoftArray* sa)
{
    free(sa);
}

void func(struct SoftArray* sa)
{
    int i = 0;
    
    if( NULL != sa )
    {
        for(i=0; i<sa->len; i++)
        {
            sa->array[i] = i + 1;
        }
    } 
}

int main()
{
    int i = 0;
    struct SoftArray* sa = create_soft_array(10);
    
    func(sa);
    
    for(i=0; i<sa->len; i++)
    {
        printf("%d\n", sa->array[i]);
    }
    
    delete_soft_array(sa);
    
    return 0;
}

程序输出结果：

 

3. 共用体（union） 

（1）C语言中的union在语法上与struct相似

（2）union只分配最大成员的空间，所有成员共享这个空间

     

（3）union的使用受系统大小端的影响

       

 【判断系统的大小端】

#include <stdio.h>

int system_mode()
{
    union SM
    {
        int i;
        char c;
    };

    union SM sm;
    sm.i = 1;
    return sm.c;
}

int main()
{
    // 返回1时为小端，0为大端模式
    printf("System Mode: %d\n", system_mode());
    return 0;
}