當(dāng)通過指針來訪問指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)時(shí)，指針?biāo)赶虻念愋蜎Q定了編譯器將把那片內(nèi)存區(qū)里的內(nèi)容當(dāng)做什么來看待。 ????從語(yǔ)法上看，小伙伴們只需把指針聲明語(yǔ)句中的指針名字和名字左邊的指針聲明符*去掉，剩下的就是指針?biāo)赶虻念愋汀?????上述例子中各個(gè)指針?biāo)赶虻念愋停?/p>

指針的值

即指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)或地址。 ????指針的值是指針本身存儲(chǔ)的數(shù)值，這個(gè)值將被編譯器當(dāng)作一個(gè)地址，而不是一個(gè)一般的數(shù)值。 ????在32位程序里，所有類型的指針的值都是一個(gè)32位整數(shù)，因?yàn)?2位程序里內(nèi)存地址全都是32位長(zhǎng)。指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)就是從指針的值所代表的那個(gè)內(nèi)存地址開始，長(zhǎng)度為si zeof(指針?biāo)赶虻念愋?的一片內(nèi)存區(qū)。 ????以后，我們說一個(gè)指針的值是XX，就相當(dāng)于說該指針指向了以XX為首地址的一片內(nèi)存區(qū)域；我們說一個(gè)指針指向了某塊內(nèi)存區(qū)域，就相當(dāng)于說該指針的值是這塊內(nèi)存區(qū)域的首地址。 ????指針?biāo)赶虻膬?nèi)存區(qū)和指針?biāo)赶虻念愋褪莾蓚€(gè)完全不同的概念。在例一中，指針?biāo)赶虻念愋鸵呀?jīng)有了，但由于指針還未初始化，所以它所指向的內(nèi)存區(qū)是不存在的，或者說是無意義的。 ????以后，每遇到一個(gè)指針，都應(yīng)該問問：這個(gè)指針的類型是什么？指針指的類型是什么？該指針指向了哪里？

指針本身所占據(jù)的內(nèi)存區(qū)

指針本身占了多大的內(nèi)存？只要用函數(shù)sizeof(指針的類型)測(cè)一下就知道了。在32位平臺(tái)里，指針本身占據(jù)4個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)度。指針本身占據(jù)的內(nèi)存這個(gè)概念在判斷一個(gè)指針表達(dá)式是否是左值時(shí)很有用。

2 函數(shù)

面向過程對(duì)象模塊的基本單位，以及對(duì)應(yīng)各種組合，函數(shù)指針，指針函數(shù)。 ????一個(gè)函數(shù)就是一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯塊，是面向過程，單元模塊的最小單元，而且在函數(shù)的執(zhí)行過程中，形參，實(shí)參如何交換數(shù)據(jù)，如何將數(shù)據(jù)傳遞出去，如何設(shè)計(jì)一個(gè)合理的函數(shù)，不單單是解決一個(gè)功能，還要看是不是能夠復(fù)用，避免重復(fù)造輪子。 ????函數(shù)指針和指針函數(shù)，表面是兩個(gè)字面意思的互換實(shí)際上含義截然不同，指針函數(shù)比較好理解，就是返回指針的一個(gè)函數(shù)，函數(shù)指針這個(gè)主要用在回調(diào)函數(shù)，很多人覺得函數(shù)都沒還搞明白，回調(diào)函數(shù)更暈菜了。其實(shí)可以通俗的理解指向函數(shù)的指針，本身是一個(gè)指針變量，只不過在初始化的時(shí)候指向了函數(shù)，這又回到了指針層面。沒搞明白指針再次深入的向前走特別難。

??? C語(yǔ)言的開發(fā)者們?yōu)楹髞淼拈_發(fā)者做了一些省力氣的事情，他們編寫了大量代碼，將常見的基本功能都完成了，可以讓別人直接拿來使用。但是那么多代碼，如何從中找到自己需要的呢？將所有代碼都拿來顯然是不太現(xiàn)實(shí)。 ????但是這些代碼，早已被早期的開發(fā)者們分門別類地放在了不同的文件中，并且每一段代碼都有唯一的名字。所以其實(shí)學(xué)習(xí)C語(yǔ)言并沒有那么難，尤其是可以在動(dòng)手鍛煉做項(xiàng)目中進(jìn)行。使用代碼時(shí)，只要在對(duì)應(yīng)的名字后面加上( )就可以。這樣的一段代碼就是函數(shù)，函數(shù)能夠獨(dú)立地完成某個(gè)功能，一次編寫完成后可以多次使用。 ????很多初學(xué)者可能都會(huì)把C語(yǔ)言中的函數(shù)和數(shù)學(xué)中的函數(shù)概念搞混淆。其實(shí)真相并沒有那么復(fù)雜，C語(yǔ)言中的函數(shù)是有規(guī)律可循跡的，只要搞清楚了概念你會(huì)發(fā)現(xiàn)還挺有意思的。函數(shù)的英文名稱是 Function，對(duì)應(yīng)翻譯過來的中文還有“功能”的意思。C語(yǔ)言中的函數(shù)也跟功能有著密切的關(guān)系。

我們來看一小段C語(yǔ)言代碼：

#include
int main()
{
puts("Hello World");
return 0;
}

如果函數(shù)需要處理多個(gè)數(shù)據(jù)，那么它們之間使用逗號(hào),分隔，例如：

pow(10, 2);

3 結(jié)構(gòu)體、遞歸

很多在大學(xué)學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的，很多課程都沒學(xué)完，結(jié)構(gòu)體都沒學(xué)到，因?yàn)閺恼鹿?jié)的安排來看好像，結(jié)構(gòu)體學(xué)習(xí)放在教材的后半部分了，弄得很多學(xué)生覺得結(jié)構(gòu)體不重要，如果只是應(yīng)付學(xué)校的考試，或者就是為了混個(gè)畢業(yè)證，的確學(xué)的意義不大。 ????如果想從事編程這個(gè)行業(yè)，對(duì)這個(gè)概念還不了解，基本上無法構(gòu)造數(shù)據(jù)模型，沒有一個(gè)業(yè)務(wù)體是完全使用原生數(shù)據(jù)類型來完成的，很多高手在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型的時(shí)候，一般先把頭文件中的結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)整理出來。然后設(shè)計(jì)好功能函數(shù)的參數(shù)，以及名字，然后才真正開始寫c源碼。 ????如果從節(jié)省空間考慮結(jié)構(gòu)體里面的數(shù)據(jù)放的順序不一樣在內(nèi)存中占用的空間也不一樣，結(jié)構(gòu)體與結(jié)構(gòu)體之間賦值，結(jié)構(gòu)體存在指針那么賦值要特別注意，需要進(jìn)行深度的賦值。 ????遞歸一般用于從頭到位統(tǒng)計(jì)或者羅列一些數(shù)據(jù)，在使用的時(shí)候很多初學(xué)者都覺得別扭，怎么還能自己調(diào)用自己？而且在使用的時(shí)候，一定設(shè)置好跳出的條件，不然無休止的進(jìn)行下去，真就成無線死循環(huán)了。 ????對(duì)于結(jié)構(gòu)體方面的知識(shí)，可以參見此前推送的文章《C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體完全筆記》。具體也可以參見大佬的經(jīng)驗(yàn)： ????相信大家對(duì)于結(jié)構(gòu)體都不陌生。在此，分享出本人對(duì)C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體的研究和學(xué)習(xí)的總結(jié)。如果你發(fā)現(xiàn)這個(gè)總結(jié)中有你以前所未掌握的，那本文也算是有點(diǎn)價(jià)值了。當(dāng)然，水平有限，若發(fā)現(xiàn)不足之處懇請(qǐng)指出。代碼文件test.c我放在下面。在此，我會(huì)圍繞以下2個(gè)問題來分析和應(yīng)用C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體：

C語(yǔ)言中的結(jié)構(gòu)體有何作用

結(jié)構(gòu)體成員變量?jī)?nèi)存對(duì)齊有何講究(重點(diǎn))

對(duì)于一些概念的說明，我就不把C語(yǔ)言教材上的定義搬上來。我們坐下來慢慢聊吧。

結(jié)構(gòu)體有何作用

三個(gè)月前，教研室里一個(gè)學(xué)長(zhǎng)在華為南京研究院的面試中就遇到這個(gè)問題。當(dāng)然，這只是面試中最基礎(chǔ)的問題。如果問你你怎么回答？我的理解是這樣的，C語(yǔ)言中結(jié)構(gòu)體至少有以下三個(gè)作用： ????(1) 有機(jī)地組織了對(duì)象的屬性。

比如，在STM32的RTC開發(fā)中，我們需要數(shù)據(jù)來表示日期和時(shí)間，這些數(shù)據(jù)通常是年、月、日、時(shí)、分、秒。如果我們不用結(jié)構(gòu)體，那么就需要定義6個(gè)變量來表示。這樣的話程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是松散的，我們的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最好是“高內(nèi)聚，低耦合”的。所以，用一個(gè)結(jié)構(gòu)體來表示更好，無論是從程序的可讀性還是可移植性還是可維護(hù)性皆是：

typedef struct //公歷日期和時(shí)間結(jié)構(gòu)體
{
vu16 year;
vu8 month;
vu8 date;
vu8 hour;
vu8 min;
vu8 sec;
}_calendar_obj;
_calendar_obj calendar; //定義結(jié)構(gòu)體變量

如果說結(jié)構(gòu)體有機(jī)地組織了對(duì)象的屬性表示結(jié)構(gòu)體“中看”，那么以修改結(jié)構(gòu)體成員變量的方法代替函數(shù)(入口參數(shù))的重新定義就表示了結(jié)構(gòu)體“中用”。繼續(xù)以上面的結(jié)構(gòu)體為例子，我們來分析。假如現(xiàn)在我有如下函數(shù)來顯示日期和時(shí)間：

void DsipDateTime( _calendar_obj DateTimeVal)

那么我們只要將一個(gè)_calendar_obj這個(gè)結(jié)構(gòu)體類型的變量作為實(shí)參調(diào)用DsipDateTime()即可，DsipDateTime()通過DateTimeVal的成變量來實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的顯示。如果不用結(jié)構(gòu)體，我們很可能需要寫這樣的一個(gè)函數(shù)：

void?DsipDateTime(?vu16?year，vu8?month，vu8?date，vu8?hour，vu8?min，vu8?sec)

另一方面，如果用戶需要表示日期和時(shí)間的數(shù)據(jù)中還要包含星期(周)，這個(gè)時(shí)候，如果之前沒有用機(jī)構(gòu)體，那么應(yīng)該在DsipDateTime()函數(shù)中在增加一個(gè)形參vu8 week：

void?DsipDateTime(?vu16?year，vu8?month，vu8?date，vu8?week，vu8?hour，vu8?min，vu8?sec)

可見這種方法來傳遞參數(shù)非常繁瑣。所以以結(jié)構(gòu)體作為函數(shù)的入口參數(shù)的好處之一就是函數(shù)的聲明void DsipDateTime(_calendar_obj DateTimeVal)不需要改變，只需要增加結(jié)構(gòu)體的成員變量，然后在函數(shù)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)上對(duì)calendar.week作相應(yīng)的處理即可。這樣，在程序的修改、維護(hù)方面作用顯著。

typedef struct //公歷日期和時(shí)間結(jié)構(gòu)體
{
vu16 year;
vu8 month;
vu8 date;
vu8 week;
vu8 hour;
vu8 min;
vu8 sec;
}_calendar_obj;
_calendar_obj calendar; //定義結(jié)構(gòu)體變量

(3) 結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存對(duì)齊原則可以提高CPU對(duì)內(nèi)存的訪問速度(以空間換取時(shí)間)。

并且，結(jié)構(gòu)體成員變量的地址可以根據(jù)基地址(以偏移量offset)計(jì)算。我們先來看看下面的一段簡(jiǎn)單的程序，對(duì)于此程序的分析會(huì)在第2部分結(jié)構(gòu)體成員變量?jī)?nèi)存對(duì)齊中詳細(xì)說明。

#include


int main()
{
    struct    //聲明結(jié)構(gòu)體char_short_long
    {
        char  c;
        short s;
        long  l;
    }char_short_long;


    struct    //聲明結(jié)構(gòu)體long_short_char
    {
        long  l;
        short s;
        char  c;
    }long_short_char;


    struct    //聲明結(jié)構(gòu)體char_long_short
    {
        char  c;
        long  l;
        short s;
    }char_long_short;


printf(" 
");
printf(" Size of char   = %d bytes
",sizeof(char));
printf(" Size of shrot  = %d bytes
",sizeof(short));
printf(" Size of long   = %d bytes
",sizeof(long));
printf(" 
");  //char_short_long
printf(" Size of char_short_long       = %d bytes
",sizeof(char_short_long));
printf("     Addr of char_short_long.c = 0x%p (10進(jìn)制：%d)
",&char_short_long.c,&char_short_long.c);
printf("     Addr of char_short_long.s = 0x%p (10進(jìn)制：%d)
",&char_short_long.s,&char_short_long.s);
printf("     Addr of char_short_long.l = 0x%p (10進(jìn)制：%d)
",&char_short_long.l,&char_short_long.l);
printf(" 
");


printf(" 
");  //long_short_char
printf(" Size of long_short_char       = %d bytes
",sizeof(long_short_char));
printf("     Addr of long_short_char.l = 0x%p (10進(jìn)制：%d)
",&long_short_char.l,&long_short_char.l);
printf("     Addr of long_short_char.s = 0x%p (10進(jìn)制：%d)
",&long_short_char.s,&long_short_char.s);
printf("     Addr of long_short_char.c = 0x%p (10進(jìn)制：%d)
",&long_short_char.c,&long_short_char.c);
printf(" 
");


printf(" 
");  //char_long_short
printf(" Size of char_long_short       = %d bytes
",sizeof(char_long_short));
printf("     Addr of char_long_short.c = 0x%p (10進(jìn)制：%d)
",&char_long_short.c,&char_long_short.c);
printf("     Addr of char_long_short.l = 0x%p (10進(jìn)制：%d)
",&char_long_short.l,&char_long_short.l);
printf("     Addr of char_long_short.s = 0x%p (10進(jìn)制：%d)
",&char_long_short.s,&char_long_short.s);
printf(" 
");
return 0;
}

?

?

結(jié)構(gòu)體成員變量?jī)?nèi)存對(duì)齊

首先，我們來分析一下上面程序的運(yùn)行結(jié)果。前三行說明在我的程序中，char型占1個(gè)字節(jié)，short型占2個(gè)字節(jié)，long型占4個(gè)字節(jié)。char_short_long、long_short_char和char_long_short是三個(gè)結(jié)構(gòu)體成員相同但是成員變量的排列順序不同。并且從程序的運(yùn)行結(jié)果來看，

Size of char_short_long = 8 bytes
Size of long_short_char = 8 bytes
Size of char_long_short = 12 bytes //比前兩種情況大4 byte ！

原則1 結(jié)構(gòu)（struct或聯(lián)合union）的數(shù)據(jù)成員，第一個(gè)數(shù)據(jù)成員放在offset為0的地方，以后每個(gè)數(shù)據(jù)成員存儲(chǔ)的起始位置要從該成員大小的整數(shù)倍開始（比如int在32位機(jī)為4字節(jié)，則要從4的整數(shù)倍地址開始存儲(chǔ)）。

原則2 結(jié)構(gòu)體的總大小，也就是sizeof的結(jié)果，必須是其內(nèi)部最大成員的整數(shù)倍，不足的要補(bǔ)齊。

原則3 結(jié)構(gòu)體作為成員時(shí)，結(jié)構(gòu)體成員要從其內(nèi)部最大元素大小的整數(shù)倍地址開始存儲(chǔ)。（struct a里存有struct b，b里有char，int，double等元素時(shí)，那么b應(yīng)該從8的整數(shù)倍地址處開始存儲(chǔ)，因?yàn)閟izeof(double) = 8 bytes）

這里，我們結(jié)合上面的程序來分析(暫時(shí)不討論原則3)。 ????先看看char_short_long和long_short_char這兩個(gè)結(jié)構(gòu)體，從它們的成員變量的地址可以看出來，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)體符合原則1和原則2。注意，在 char_short_long的成員變量的地址中，char_short_long.s的地址是1244994，也就是說，1244993是“空的”，只是被“占位”了！

????可見，其內(nèi)存分布圖如下，共12 bytes：

????首先，1244972能被1整除，所以char_long_short.c放在1244972處沒有問題(其實(shí)，就char型成員變量自身來說，其放在任何地址單元處都沒有問題)，根據(jù)原則1，在之后的1244973~1244975中都沒有能被4(因?yàn)閟izeof(long)=4bytes)整除的，1244976能被4整除，所以char_long_short.l應(yīng)該放在1244976處，那么同理，最后一個(gè).s(sizeof(short)=2 bytes)是應(yīng)該放在1244980處。 ????是不是這樣就結(jié)束了？不是，還有原則2。根據(jù)原則2的要求，char_long_short這個(gè)結(jié)構(gòu)體所占的空間大小應(yīng)該是其占內(nèi)存空間最大的成員變量的大小的整數(shù)倍。如果我們到此就結(jié)束了，那么char_long_short所占的內(nèi)存空間是1244972~1244981共計(jì)10bytes，不符合原則2，所以，必須在最后補(bǔ)齊2個(gè) bytes(1244982~1244983)。 ????至此，一個(gè)結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存布局完成了。

下面我們按照上述原則，來驗(yàn)證這樣的分析是不是正確。按上面的分析，地址單元1244973、1244974、1244975以及1244982、1244983都是空的(至少char_long_short未用到，只是“占位”了)。如果我們的分析是正確的，那么，定義這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)體，其所占內(nèi)存也應(yīng)該是12 bytes：

struct //聲明結(jié)構(gòu)體char_long_short_new
{
char c;
char add1; //補(bǔ)齊空間
char add2; //補(bǔ)齊空間
char add3; //補(bǔ)齊空間
long l;
short s;
char add4; //補(bǔ)齊空間
char add5; //補(bǔ)齊空間
}char_long_short_new;

編輯：黃飛

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