在此,我会围绕以下2个问题来分析和应用C语言结构体:
1.C语言中的结构体有何作用
2.结构体成员变量内存对齐有何讲究(重点)
对于一些概念的说明,我就不把C语言教材上的定义搬上来。我们坐下来慢慢聊吧。
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1.结构体有何作用
三个月前,教研室里一个学长在华为南京研究院的面试中就遇到这个问题。当然,这只是面试中最基础的问题。如果问你你怎么回答?
我的理解是这样的,C语言中结构体至少有以下三个作用:
(1)有机地组织了对象的属性。
比如,在STM32的RTC开发中,我们需要数据来表示日期和时间,这些数据通常是年、月、日、时、分、秒。如果我们不用结构体,那么就需要定义6个变量来表示。这样的话程序的数据结构是松散的,我们的数据结构最好是“高内聚,低耦合”的。所以,用一个结构体来表示更好,无论是从程序的可读性还是可移植性还是可维护性皆是:
typedefstruct//公历日期和时间结构体
{
vu16 year;
vu8 month;
vu8 date;
vu8hour;
vu8min;
vu8sec;
}_calendar_obj;
_calendar_objcalendar;//定义结构体变量
(2)以修改结构体成员变量的方法代替了函数(入口参数)的重新定义。
如果说结构体有机地组织了对象的属性表示结构体“中看”,那么以修改结构体成员变量的方法代替函数(入口参数)的重新定义就表示了结构体“中用”。继续以上面的结构体为例子,我们来分析。假如现在我有如下函数来显示日期和时间:
voidDsipDateTime(_calendar_objDateTimeVal)
那么我们只要将一个_calendar_obj这个结构体类型的变量作为实参调用DsipDateTime()即可,DsipDateTime()通过DateTimeVal的成变量来实现内容的显示。如果不用结构体,我们很可能需要写这样的一个函数:
voidDsipDateTime(vu16 year,vu8 month,vu8 date,vu8hour,vu8min,vu8sec)
显然这样的形参很不可观,数据结构管理起来也很繁琐。如果某个函数的返回值得是一个表示日期和时间的数据,那就更复杂了。这只是一方面。
另一方面,如果用户需要表示日期和时间的数据中还要包含星期(周),这个时候,如果之前没有用机构体,那么应该在DsipDateTime()函数中在增加一个形参vu8week:
voidDsipDateTime(vu16 year,vu8 month,vu8 date,vu8week,vu8hour,vu8min,vu8sec)
可见这种方法来传递参数非常繁琐。所以以结构体作为函数的入口参数的好处之一就是
函数的声明voidDsipDateTime(_calendar_objDateTimeVal)不需要改变,只需要增加结构体的成员变量,然后在函数的内部实现上对calendar.week作相应的处理即可。这样,在程序的修改、维护方面作用显著。
typedefstruct//公历日期和时间结构体
{
vu16 year;
vu8 month;
vu8 date;
vu8 week;
vu8hour;
vu8min;
vu8sec;
}_calendar_obj;
_calendar_objcalendar;//定义结构体变量
(3)结构体的内存对齐原则可以提高CPU对内存的访问速度(以空间换取时间)。
并且,结构体成员变量的地址可以根据基地址(以偏移量offset)计算。我们先来看看下面的一段简单的程序,对于此程序的分析会在第2部分结构体成员变量内存对齐中详细说明。