1. struct的巨大作用
面对一个人的大型C/C++程序时,只看其对struct的使用情况我们就可以对其编写者的编程经验进行评估。因为一个大型的C/C++程序,势必要涉及一些(甚至大量)进行数据组合的结构体,这些结构体可以将原本意义属于一个整体的数据组合在一起。从某种程度上来说,会不会用struct,怎样用struct是区别一个开发人员是否具备丰富开发经历的标志。
在网络协议、通信控制、嵌入式系统的C/C++编程中,我们经常要传送的不是简单的字节流(char型数组),而是多种数据组合起来的一个整体,其表现形式是一个结构体。
经验不足的开发人员往往将所有需要传送的内容依顺序保存在char型数组中,通过指针偏移的方法传送网络报文等信息。这样做编程复杂,易出错,而且一旦控制方式及通信协议有所变化,程序就要进行非常细致的修改。
一个有经验的开发者则灵活运用结构体,举一个例子,假设网络或控制协议中需要传送三种报文,其格式分别为packetA、packetB、packetC:
struct structA
{
int a;
char b;
};
struct structB
{
char a;
short b;
};
struct structC
{
int a;
char b;
float c;
}
优秀的程序设计者这样设计传送的报文:
struct CommuPacket
{
int iPacketType; //报文类型标志
union //每次传送的是三种报文中的一种,使用union
{
struct structA packetA;
struct structB packetB;
struct structC packetC;
}
};
在进行报文传送时,直接传送struct CommuPacket一个整体。
假设发送函数的原形如下:
// pSendData:发送字节流的首地址,iLen:要发送的长度
Send(char * pSendData, unsigned int iLen);
发送方可以直接进行如下调用发送struct CommuPacket的一个实例sendCommuPacket:
Send( (char *)&sendCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );
假设接收函数的原形如下:
// pRecvData:发送字节流的首地址,iLen:要接收的长度
//返回值:实际接收到的字节数
unsigned int Recv(char * pRecvData, unsigned int iLen);
接收方可以直接进行如下调用将接收到的数据保存在struct CommuPacket的一个实例recvCommuPacket中:
Recv( (char *)&recvCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );
接着判断报文类型进行相应处理:
switch(recvCommuPacket. iPacketType)
{
case PACKET_A:
… //A类报文处理
break;
case PACKET_B:
… //B类报文处理
break;
case PACKET_C:
… //C类报文处理
break;
}
以上程序中最值得注意的是
Send( (char *)&sendCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );
Recv( (char *)&recvCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );
中的强制类型转换:(char *)&sendCommuPacket、(char *)&recvCommuPacket,先取地址,再转化为char型指针,这样就可以直接利用处理字节流的函数。
利用这种强制类型转化,我们还可以方便程序的编写,例如要对sendCommuPacket所处内存初始化为0,可以这样调用标准库函数memset():
memset((char *)&sendCommuPacket,0, sizeof(CommuPacket));
2. struct的成员对齐
Intel、微软等公司曾经出过一道类似的面试题:
1. #include
2. #pragma pack(8)
3. struct example1
4. {
5. short a;
6. long b;
7. };
8. struct example2
9. {
10. char c;
11. example1 struct1;
12. short e;
13. };
14. #pragma pack()
15. int main(int argc, char* argv[])
16. {
17. example2 struct2;
18. cout
当n为4、8、16时,其对齐方式均一样,sizeof(naturalalign)的结果都等于12。而当n为2时,其发挥了作用,使得sizeof(naturalalign)的结果为8。
在VC++ 6.0编译器中,我们可以指定其对界方式(见图1),其操作方式为依次选择projetct > setting > C/C++菜单,在struct member alignment中指定你要的对界方式。
图1:在VC++ 6.0中指定对界方式
另外,通过__attribute((aligned (n)))也可以让所作用的结构体成员对齐在n字节边界上,但是它较少被使用,因而不作详细讲解。
2.3 面试题的解答
至此,我们可以对Intel、微软的面试题进行全面的解答。
程序中第2行#pragma pack (8)虽然指定了对界为8,但是由于struct example1中的成员最大size为4(long变量size为4),故struct example1仍然按4字节对界,struct example1的size为8,即第18行的输出结果;
struct example2中包含了struct example1,其本身包含的简单数据成员的最大size为2(short变量e),但是因为其包含了struct example1,而struct example1中的最大成员size为4,struct example2也应以4对界,#pragma pack (8)中指定的对界对struct example2也不起作用,故19行的输出结果为16;
由于struct example2中的成员以4为单位对界,故其char变量c后应补充3个空,其后才是成员struct1的内存空间,20行的输出结果为4。
3. C和C++间struct的深层区别
在C++语言中struct具有了“类” 的功能,其与关键字class的区别在于struct中成员变量和函数的默认访问权限为public,而class的为private。
例如,定义struct类和class类:
struct structA
{
char a;
…
}
class classB
{
char a;
…
}
则:
struct A a;
a.a = 'a'; //访问public成员,合法
classB b;
b.a = 'a'; //访问private成员,不合法
许多文献写到这里就认为已经给出了C++中struct和class的全部区别,实则不然,另外一点需要注意的是:
C++中的struct保持了对C中struct的全面兼容(这符合C++的初衷——“a better c”),因而,下面的操作是合法的:
//定义struct
struct structA
{
char a;
char b;
int c;
};
structA a = {'a' , 'a' ,1}; // 定义时直接赋初值
即struct可以在定义的时候直接以{ }对其成员变量赋初值,而class则不能,在经典书目《thinking C++ 2nd edition》中作者对此点进行了强调。
4. struct编程注意事项
看看下面的程序:
1. #include
2. struct structA
3. {
4. int iMember;
5. char *cMember;
6. };
7. int main(int argc, char* argv[])
8. {
9. structA instant1,instant2;
10.char c = 'a';
11. instant1.iMember = 1;
12. instant1.cMember = &c;
13.instant2 = instant1;
14.cout
14行的输出结果是:a
16行的输出结果是:b
Why?我们在15行对instant2的修改改变了instant1中成员的值!
原因在于13行的instant2 = instant1赋值语句采用的是变量逐个拷贝,这使得instant1和instant2中的cMember指向了同一片内存,因而对instant2的修改也是对instant1的修改。
在C语言中,当结构体中存在指针型成员时,一定要注意在采用赋值语句时是否将2个实例中的指针型成员指向了同一片内存。
在C++语言中,当结构体中存在指针型成员时,我们需要重写struct的拷贝构造函数并进行“=”操作符重载。
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struct与class的比较
[ 2005-11-02 13:13:55 | 作者: Cloudward ]
C#
一.类与结构的示例比较:
结构示例:
public struct Person
{
string Name;
int height;
int weight
C#
一.类与结构的示例比较:
结构示例:
public struct Person
{
string Name;
int height;
int weight
public bool overWeight()
{
//implement something
}
}
类示例:
public class TestTime
{
int hours;
int minutes;
int seconds;
public void passtime()
{
//implementation of behavior
}
}
调用过程:
public class Test
{
public static ovid Main
{
Person Myperson=new Person //声明结构
TestTime Mytime=New TestTime //声明类
}
}
从上面的例子中我们可以看到,类的声明和结构的声明非常类似,只是限定符后面是 struct 还是 class 的区别,而且使用时,定义新的结构和定义新的类的方法也非常类似。那么类和结构的具体区别是什么呢?
二 .类与结构的差别
1. 值类型与引用类型
结构是值类型:值类型在堆栈上分配地址,所有的基类型都是结构类型,例如:int 对应System.int32 结构,string 对应 system.string 结构 ,通过使用结构可以创建更多的值类型
类是引用类型:引用类型在堆上分配地址
堆栈的执行效率要比堆的执行效率高,可是堆栈的资源有限,不适合处理大的逻辑复杂的对象。所以结构处理作为基类型对待的小对象,而类处理某个商业逻辑
因为结构是值类型所以结构之间的赋值可以创建新的结构,而类是引用类型,类之间的赋值只是复制引用
注:
1.虽然结构与类的类型不一样,可是他们的基类型都是对象(object),c#中所有类型的基类型都是object
2.虽然结构的初始化也使用了New 操作符可是结构对象依然分配在堆栈上而不是堆上,如果不使用“新建”(new),那么在初始化所有字段之前,字段将保持未赋值状态,且对象不可用
2.继承性
结构:不能从另外一个结构或者类继承,本身也不能被继承,虽然结构没有明确的用sealed声明,可是结构是隐式的sealed .
类:完全可扩展的,除非显示的声明sealed 否则类可以继承其他类和接口,自身也能被继承
注:虽然结构不能被继承 可是结构能够继承接口,方法和类继承接口一样
例如:结构实现接口
interface IImage
{
void Paint();
}
struct Picture : IImage
{
public void Paint()
{
// painting code goes here
}
private int x, y, z; // other struct members
}
3.内部结构:
结构:
没有默认的构造函数,但是可以添加构造函数
没有析构函数
没有 abstract 和 sealed(因为不能继承)
不能有protected 修饰符
可以不使用new 初始化
在结构中初始化实例字段是错误的
类:
有默认的构造函数
有析构函数
可以使用 abstract 和 sealed
有protected 修饰符
必须使用new 初始化
三.如何选择结构还是类
讨论了结构与类的相同之处和差别之后,下面讨论如何选择使用结构还是类:
1.堆栈的空间有限,对于大量的逻辑的对象,创建类要比创建结构好一些
2.结构表示如点、矩形和颜色这样的轻量对象,例如,如果声明一个含有 1000 个点对象的数组,则将为引用每个对象分配附加的内存。在此情况下,结构的成本较低。
3.在表现抽象和多级别的对象层次时,类是最好的选择
4.大多数情况下该类型只是一些数据时,结构时最佳的选择
C++
在C++语言中struct具有了“类” 的功能,其与关键字class的区别在于struct中成员变量和函数的默认访问权限为public,而class的为private。
例如,定义struct类和class类:
struct structA
{
char a;
…
}
class classB
{
char a;
…
}
则:
struct A a;
a.a = ‘a’; //访问public成员,合法
classB b;
b.a = ‘a’; //访问private成员,不合法
许多文献写到这里就认为已经给出了C++中struct和class的全部区别,实则不然,另外一点需要注意的是:
C++中的struct保持了对C中struct的全面兼容(这符合C++的初衷——“a better c”),因而,下面的操作是合法的:
//定义struct
struct structA
{
char a;
char b;
int c;
};
structA a = {'a' , 'a' ,1}; // 定义时直接赋初值
即struct可以在定义的时候直接以{ }对其成员变量赋初值,而class则不能,在经典书目《thinking C++ 2nd edition》中作者对此点进行了强调。
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