嵌入式开发学习——共用体、typedef以及动态内存分配（c语言）

已于 2024-10-21 20:18:53 修改
阅读量1.9k 收藏 22
点赞数 51
文章标签： 学习 c语言
于 2024-10-13 20:43:48 首次发布
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Find_tim/article/details/142902280
版权

一、共用体

“共用体”与“结构体”的定义形式相似，但它们的含义是不同的。

  1. 结构体变量所占内存长度，可以认为是各成员占的内存长度的叠加；每个成员分别占有其自己的内存单元。
  2. 共用体变量所占的内存长度等于最长的成员的长度；几个成员共用一个内存区。

格式：

union 共用体类型名称

{

    数据类型 成员名1;

    数据类型 成员名2;

    …

    数据类型 成员名n;

};

声明共用体变量

方式1：先定义共用体类型，再定义共用体变量

// 方式1:先定义共用体类型,再定义变量
union score{
  short s;
  float f;
  char c;
};
// 定义共用体变量
union score s1,s2;

方式2：定义共用体类型的同时定义共用体变量

union score2
{
  short s;
  float f;
  char c;
} s3, s4;

方式3：在定义时也可以不给出共用体名

union
{
  short s;
  float f;
  char c
} s5, s6;

案例

        现有一张关于学生信息和教师信息的表格。学生信息包括姓名、编号、性别、职业、 分数，教师的信息包括姓名、编号、性别、职业、教学科目：可以参考下面的表格。

        请利用共用体，只使用一个结构体保存每个人的信息。

Name

Num

Sex

Work

Score / Course

孙二娘

501

女(f)

学生(s)

89.5

吴用

1011

男(m)

老师(t)

math

顾大嫂

109

女(f)

老师(t)

English

林冲

982

男(m)

学生(s)

95.0

#include <stdio.h>
#define TOTAL 2
// 先定义结构体,用来明确学生/老师成员数据的类型
struct Person
{
  char name[20]; // 名字
  int num;       // 编号
  char sex;      // 性别
  char work; // 职业 s--学生,t--老师
  union
  {
    float score;     // 分数
    char course[20]; // 课程
  } sc;
};
int main()
{
  // 先定义一个结构体类型的数组
  struct Person persons[TOTAL];
  int i; // 定义循环变量
  for (i = 0; i < TOTAL;i++){
    printf("请输入人员信息:\n");
    scanf("%s %d %c %c",persons[i].name,&(persons[i].num),&(persons[i].sex),&(persons[i].work));
    // 判断职业 work中如果是s表示学生,t表示老师
    if(persons[i].work=='s'){
      // 学生
      printf("请输入分数:\n");
      scanf("%f",&persons[i].sc.score);
    }else{
      // 老师
      printf("请输入课程:\n");
      scanf("%s",persons[i].sc.course);
    }
    fflush(stdin); // 刷新
  }
  printf("Name\t\tNum\tSex\tWork\tScore/Course\n");
  for (i = 0; i < TOTAL;i++){
    if(persons[i].work=='s'){
      printf("%s\t\t%d\t%c\t%c\t%f\n",persons[i].name,persons[i].num,persons[i].sex,persons[i].work,persons[i].sc.score);
    }else{
      printf("%s\t\t%d\t%c\t%c\t%s\n",persons[i].name,persons[i].num,persons[i].sex,persons[i].work,persons[i].sc.course);
    }
  }
  printf("程序结束");
  return 0;
}

    二、typedef 

为某个基本类型起别名

        typedef 命令用来为某个类型起别名。

typedef 类型名 别名;

        习惯上，常把用typedef声明的类型名的第1个字母用大写表示，以便与系统提供的标准类型标识符相区别。

代码示例：

typedef int Integer; //用Integer作为int类型别名，作用与int相同
Integer a,b;
a = 10;
b = 20;
typedef unsigned char Byte; //为类型 unsign char 起别名 Byte
Byte c = 'a';

为结构体、共用体起别名

为 struct、union等命令定义的复杂数据结构创建别名，从而便于引用。

struct TreeNode{
};
typedef struct TreeNode Tree; // Tree是struct TreeNode的别名

typedef也可以与struct定义结构体的命令写在一起。

typedef struct TreeNode{
  char *name;
}Tree;

为指针起别名

typedef可以为指针起别名。

 int num = 10;
  typedef int *IntPtr; // int *的别名是Ptr
  IntPtr p = &num;

为数组类型起别名

typedef也可以用来为数组类型起别名。

 // 例1:为int Array[5]起别名
  typedef int Array[5];
  // 下面的相当于 int arr[5]={1,2,3,4,5};
  Array arr = {10, 20, 30, 40, 50};
  // 例子2:给int [5]起别名FiveInt
  typedef int FiveInt[5]; // 声明FiveInt为整型数组的类型名
  FiveInt five; // 相当于int x[5];
举例，使用 typedef 为数组指针取别名。
  // 为数组指针起别名(为int(*)[]起别名为IntArrayPointer)
 typedef int(*IntArrayPointer)[3];
 int arr2[3] = {10, 20, 30}; // 定义数组
 IntArrayPointer ptr = &arr2;// 使用别名定义数组指针指向数组

三、动态内存分配

void 指针（无类型指针）

void 指针介绍

C99允许定义一个类型为void的指针变量，它可以指向任何类型的数据。

void 指针作用

指针变量必须有类型，否则编译器无法知道如何解读内存块保存的二进制数据。但是，有时候向系统请求内存的时候，还不确定会有什么类型的数据写入内存，需要要先获得内存块，稍后再确定写入的数据类型。

这种情况下就可以使用 void 指针，它只有内存块的地址信息，没有类型信息，等到使用该块内存的时候，再向编译器补充说明，里面的数据类型是什么。

void 指针特点

  1. void 指针与其他所有类型指针之间是互相转换关系，任一类型的指针都可以转为 void 指针，而 void 指针也可以转为任一类型的指针。
  2. 由于不知道 void 指针指向什么类型的值，所以不能用 * 运算符取出它指向的值（解引用）。

代码示例

#include <stdio.h>
int main()
{
  int num = 10;
  double d = 12.345;
  // int 指针转换为void类型的指针
  void *ptr1 = &num; // 隐式类型转换
  // double 指针转换为void类型的指针
  void *ptr2 = &d; // 隐式类型转换

  // void类型的指针转int*类型,并且解引用
  // int *intPtr = ptr1; // 隐式转换
  // printf("%p,%d\n",intPtr,*intPtr);
  int *intPtr = (int *)ptr1; // 显示转换
  printf("%p,%d \n", intPtr, *intPtr);
  
  // void类型的指针转double*类型,并解引用
  // double *douPtr = ptr2; // 隐式转换
  // printf("%p,%f", douPtr, *douPtr);
  double *douPtr = (double *)ptr2;
  printf("%p,%f \n", douPtr, *douPtr);

  // void指针不能解引用,会报错
  // printf("%d \n",*ptr1);
  // printf("%f \n",*ptr2);
  return 0;
}

内存分配相关函数

头文件 <stdlib.h> 声明了四个关于内存动态分配的函数：

malloc() 函数

malloc() 函数用于分配一块连续的内存空间。

函数原型：

void * malloc(size_t _Size);

返回值说明：

如果内存分配成功，返回一个void指针，指向新分配内存块的地址；如果分配失败（例如内存不足），返回一个空指针（NULL）。

参数说明：

size是要分配的内存块的大小，以字节为单位。

代码示例1：

动态分配整型数据的空间。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
  // 动态分类int类型的数据空间
  void *viPtr = malloc(sizeof(int));
  int *ptr = (int *)viPtr; // 显示转换int*类型
  if (ptr == NULL)
  {
    printf("内存分配失败\n");
    return 1;
  }
  *ptr = 100;
  printf("地址:%p,值为:%d\n", ptr, *ptr);
  free(ptr); // 释放分配的内存空间
  return 0;
}

calloc() 函数

calloc() 函数用于分配内存并将其初始化为零，它在分配内存块时会自动将内存中的每个字节都设置为零。

函数原型：

void * calloc(size_t _NumOfElements,size_t _SizeOfElements);

返回值说明：

如果内存分配成功，返回一个 void 指针，指向新分配内存块的地址；如果分配失败（例如内存不足），返回一个空指针（NULL）。

参数说明：

  1. numElements是要分配的元素的数量。
  2. sizeOfElement是每个元素的大小（以字节为单位）。

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
  // 定义int*指针变量
  int *ptr;
  // 定义数组长度
  int len = 5;
  // 动态分配len块内存空间,设置字节大小,并显示转换int*类型赋值给ptr
  ptr = (int *)calloc(len, sizeof(int));
  // 判断
  if (ptr == NULL)
  {
    printf("内存空间分配失败");
    return 1;
  }
  // 动态为数组元素赋值
  for (int i = 0; i < len; i++)
  {
    ptr[i] = i * 10;
  }
  // 遍历数组元素数据展示
  for (int i = 0; i < len; i++)
  {
    printf("%p,ptr[%d] = %d \n", &ptr[i], i, ptr[i]);
  }
  // 释放空间
  free(ptr);
  return 0;
}

realloc() 函数

realloc() 函数用于重新分配malloc() 或calloc() 函数所获得的内存块的大小。

函数原型：

void * realloc(void *_Memory,size_t _NewSize);

返回值说明：

返回一个指向重新分配内存块的指针。如果内存重新分配成功，返回的指针可能与原始指针相同，也可能不同；如果内存分配失败，返回返回一个空指针（NULL）。

如果在原内存块上进行缩减，通常返回的原先的地址。

参数说明：

  1. ptr是要重新分配的内存块的指针。
  2. size是新的内存块的大小（以字节为单位）。

代码示例：

注意，本案例中使用了<malloc.h>头文件中的_msize()函数，该函数可以获取指定内存块的大小。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
int main()
{
  // 定义int*指针变量
  int *ptr;
  // 分配内存空间
  ptr = (int *)malloc(sizeof(int) * 100);
  // 显示指针中存储的地址,及分配内存空间的字节大小
  printf("ptr=%p,size:%zu,\n", ptr, _msize(ptr));
  // 重新分配内存空间
  ptr = (int *)realloc(ptr, sizeof(int) * 2000);
  printf("ptr=%p,size:%zu,\n", ptr, _msize(ptr));
  // 再次重新分配内存空间
  ptr = (int *)realloc(ptr, sizeof(int) * 200);
  printf("ptr=%p,size:%zu,\n", ptr, _msize(ptr));
  // 释放内存空间
  free(ptr);
  return 0;
}

  1. free() 函数

如果动态分配的内存空间没有被正确释放，这种情况称为内存泄漏，内存泄漏会导致系统中的可用内存逐渐减少，直到耗尽系统可用的内存资源。

free() 函数用于释放动态分配的内存，以便将内存返回给操作系统，防止内存泄漏。

函数原型：

void  free(void *_Memory);

返回值说明：

没有有返回值。

参数说明：

ptr是指向要释放的内存块的指针，ptr必须是malloc() 或calloc() 动态分配的内存块地址。

注意：

  1. 分配的内存块一旦释放，就不应该再次操作已经释放的地址，也不应该再次使用 free() 对该地址释放第二次。
  2. 如果忘记调用free()函数，会导致无法访问未回收的内存块，构成内存泄漏。

内存分配机制

  1. 避免分配大量的小内存块。分配堆上的内存有一些系统开销，所以分配许多小的内存块比分配几个大内存块的系统开销大。
  2. 仅在需要时分配内存。只要使用完堆上的内存块，就需要及时释放它，否则可能出现内存泄漏。
  3. 总是确保释放已分配的内存。在编写分配内存的代码时，就要确定好在代码的什么地方释放内存。

Echo_0.0
关注
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值