【温故知新】3.结构和联合 && 动态内存分配

是读 《c与指针》 的笔记
依据个人理解水平而写，详略若不得当还请见谅

---

结构和联合

结构体

结构基础知识

• 聚合结构类型：能够同时存储超过一个的单独数据
• C语言提供两种聚合结构类型：数组，结构
• 结构是一些值的集合，这些值是它的成员
• 结构变量属于标量变量

2. 结构声明

• struct TAG {

}varible-list;

• typedef struct{

}Sample;
- typedef可以创建一种新的类型，Sample是类型名
- 可以将typedef形式的声明放到一个头文件中，方便后续使用

3. 结构成员

• 一个结构的成员的名字可以和其他结构的成员的名字相同

4. 结构成员的直接访问和间接访问

• (*sb).a = sb -> a;

5. 结构体的自引用

struct self{
    int a;
    struct self b;
}

是非法的

struct self{
    int a;
    struct self *b;
}

是合法的
- 区别在于b在第一个里面是结构，会无限套娃；而在第二个里面是指针，可以自引用
- 自引用在链表等很常见

6. 不完整的声明

• 声明一个相互依赖的结构

struct B;

struct A {
    struct B *partner;
    ......
}

struct B{
    struct A *partner;
    ......
}

7. 结构体的初始化

• 类似多维数组，剩余的结构使用缺省值进行初始化

结构，指针和成员

1. 访问指针

EX x = {};
EX *px = &x;

• px是一个指针变量
• *px+1 非法： *px是一个结构，C语言并没有规定整型与结构相加的情况
• *（px+1） 非法 px不是标量，如果是数组x就可以，因为x是标量

结构的存储分配

• 字节对齐
• 并不是永远要字节对齐：例如数据较少时为了可读性
• sizeof（结构体）读的是结构的整个长度，包含被跳过的字节
• 若想确定结构某个成员具体位置，可使用offsetof宏(定义于stedef.h)
  • offsetof(struct SB,b);

作为函数参数的结构

• 把结构作为参数传入合法但低效
• 传一个指向结构的指针就很高效，对栈温柔一点
• void print_receipt(register Transaction const *trans)
  • 寄存器
  • 防修改
  • 传指针
• 齐活了…

位段

• 位段声明必须为

int
signed
unsigned int

类型

• 缺：位段可移植性差，若考虑可移植则不要使用位段

• 优：

  • 能够把长度为奇数的数据包装在一起，节省存储空间【例硬盘中应用】
  • 源代码如果需要访问一个值内部的任意一些位，则使用位段比较方便

联合

1. 联合基础知识

• 联合中所有成员引用的是内存中相同的位置

union {
    float f;
    int i;
}fi;

• 联合的长度是其最长成员的长度

2. 变体记录

• 联合可以存指向不同变量的指针可以避免浪费，在使用时使用动态内存分配去初始化空间即可

3. 联合的初始化

• 联合可以被初始化，但这个初始值必须是联合的第一个成员的类型

---

动态内存分配

有助于消除程序内部存在的限制

malloc() & free()

C库函数提供函数进行动态内存分配和释放
最基础：

#include<stdlib.h>
void *malloc(size_t size);
void free(void *pointer);

• malloc()

  • malloc从内存池中提取一块合适的内存，并向程序返回一个指向这块内存的指针
  • 这块内存没有被初始化
  • malloc分配的是连续的字节
  • 分配失败则返回NULL
  • malloc返回的指针类型是 void*，可以自己动手进行强制类型转换
  • malloc返回的值总是符合字节对齐

• free()

  • free的参数要么是NULL，要么是一个从malloc、calloc、realloc返回的值

plus：calloc()、realloc()

void *calloc(size_t num_elements,size_t element_size);
void realloc(void *ptr,size_t new_size);

• calloc()

  • 在返回指向内存的指针前会把内存全部初始化为0
  • 合理使用会很方便，但切记不要画蛇添足
  • calloc的参数包括所需元素数量和每个元素的字节数

• realloc()

  • 用于修改一个原先已经分配的内存块的大小
  • 可以扩，也可以减
  • 扩：原内存块保留，新内存块被添加到原内存块后面，且未被初始化
  • 减：内存块尾部的内存被拿掉，剩余部分保留
  • 如果原内存块无法被修改，那么realloc会分配一块正确大小的内存并把原内容复制过来
  • 所以，在使用完realloc后，就不能再使用指向旧内存的指针，而是应该改用realloc返回的新指针
  • 如果realloc的第一个参数为NULL，则其行为等同于malloc

使用动态分配的内存及其常见错误

• 使用俺基本会

• 常见错误：

  • 对NULL进行解引用
  • 对分配的内存操作时越界
  • 释放并非动态分配的内存
  • 释放动态分配的内存的一部分（可以另辟蹊径使用realloc完成【虽然只能释放后面的内存】）
  • 内存在被释放后继续被使用

• 分配完后一定要写一个检查释放分配成功的函数

char *new_string;
new_string  = (char*)malloc(sizeof(char) * 100);
if(new_string == NULL){
    printf("动态内存分配内存失败");
    exit(1);
}

也可以使用宏定义实现一个不易发生错误的内存分配器（现在还不会，只懂皮毛，等会了发博客）

内存泄漏

• 只要不还，榨干可用内存，memory leak
• 是一个很严重的问题
• 记得free！！！