基础C语言知识串串香10☞数组&字符串&结构体&联合体&枚举

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leon_george 2022-09-26 11:01:59 ©著作权

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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;