При анализе размеров структурных переменных иногда число байт, выделенных компилятором под структурную переменную, оказывается больше, чем сумма байт ее полей. Это связано с тем, что компилятор выделяет участок ОП для структурных переменных с учетом выравнивания границ, добавляя между полями пустые байты по следующим правилам:
– структурные переменные, являющиеся элементами массива, начинаются на границе слова, т.е. с четного адреса;
– любое поле структурной переменной начинается на границе слова, т.е. с четного адреса и имеет четное смещение по отношению к началу переменной;
– при необходимости в конец переменной добавляется пустой байт, чтобы общее число байт было четное.
Объединения
Объединение – поименованная совокупность данных разных типов, размещаемых с учетом выравнивания в одной и той же области памяти, размер которой достаточен для хранения наибольшего элемента.
Объединенный тип данных декларируется подобно структурному типу:
union ID_объединения {
описание полей
};
Пример описания объединенного типа:
union word {
int nom;
char str[20];
};
Пример объявления объектов объединенного типа:
union word *p_w, mas_w[100];
Объединения применяют для экономии памяти в случае, когда объединяемые элементы логически существуют в разные моменты времени либо требуется разнотипная интерпретация поля данных.
Практически все вышесказанное для структур имеет место и для объединений. Декларация данных типа union, создание переменных этого типа и обращение к полям объединений производится аналогично структурам.
Пример использования переменных типа union:
...
typedef union q {
int a;
double b;
char s[5];
} W;
void main(void)
{
W s, *p = &s;
s.a = 4;
printf(“\n Integer a = %d, Sizeof(s.a) = %d”, s.a, sizeof(s.a));
p –> b = 1.5;
printf(“\n Double b = %lf, Sizeof(s.b) = %d”, s.b, sizeof(s.b));
strcpy(p–>s, “Minsk”);
printf(“\n String a = %s, Sizeof(s.s) = %d”, s.s, sizeof(s.s));
printf(“\n Sizeof(s) = %d”, sizeof(s));
}
Результат работы программы:
Integer a = 4, Sizeof(s.a) = 2
Double b = 1.500000, Sizeof(s.b) = 4
String a = Minsk, Sizeof(s.s) = 5
Sizeof(s) = 5
Перечисления
Перечисления – средство создания типа данных посредством задания ограниченного множества значений.
Определение перечисляемого типа данных имеет вид
enum ID_перечисляемого_типа {
список_значений
};
Значения данных перечисляемого типа указываются идентификаторами, например:
enum marks {
zero, one, two, three, four, five
};
Компилятор последовательно присваивает идентификаторам списка значений целочисленные величины 0, 1, 2,.... При необходимости можно явно задать значение идентификатора, тогда очередные элементы списка будут получать последующие возрастающие значения. Например:
enum level {
low=100, medium=500, high=1000, limit
};
Константа limit по умолчанию получит значение, равное 1001.
Примеры объявления переменных перечисляемого типа:
enum marks Est;
enum level state;
Переменная типа marks может принимать только значения из множества {zero, one, two, three, four, five}.
Основные операции с данными перечисляемого типа:
– присваивание переменных и констант одного типа;
– сравнение для выявления равенства либо неравенства.
Практическое назначение перечисления – определение множества различающихся символических констант целого типа.
Пример использования переменных перечисляемого типа:
...
typedef enum {
mo=1, tu, we, th, fr, sa, su
} days;
void main(void)
{
days w_day; // Переменная перечисляемого типа
int t_day, end, start;
// Текущий день недели, начало и конец недели соответственно
puts(“ Введите день недели (от 1 до 7): ”);
scanf(“%d”, &t_day);
w_day = su;
start = mo;
end = w_day – t_day;
printf(“\n Понедельник – %d день недели, \
сейчас %d – й день и \n\
до конца недели %d дн. ”, start, t_day, end);
}
Результат работы программы:
Введите день недели (от 1 до 7): 5
Понедельник – 1 день недели, сейчас 5-й день и
до конца недели 2 дн.
Битовые поля
Битовые поля – это особый вид полей структуры. Они используются для плотной упаковки данных, например, флажков типа «да / нет». Минимальная адресуемая ячейка памяти – 1 байт, а для хранения флажка достаточно одного бита. При описании битового поля после имени через двоеточие указывается длина поля в битах (целая положительная константа), не превышающая разрядности поля типа int:
struct fields {
unsigned int flag: 1;
unsigned int mask: 10;
unsigned int code: 5;
};
Битовые поля могут быть любого целого типа. Имя поля может отсутствовать, такие поля служат для выравнивания на аппаратную границу. Доступ к полю осуществляется обычным способом – по имени. Адрес поля получить нельзя, однако в остальном битовые поля можно использовать точно так же, как обычные поля структуры. Следует учитывать, что операции с отдельными битами реализуются гораздо менее эффективно, чем с байтами и словами, так как компилятор должен генерировать специальные коды и экономия памяти под переменные оборачивается увеличением объема кода программы. Размещение битовых полей в памяти зависит от компилятора и аппаратуры. В основном битовые поля размещаются последовательно в поле типа int, а при нехватке места для очередного битового поля происходит переход на следующее поле типа int. Возможно объявление безымянных битовых полей, а длина поля 0 означает необходимость перехода на очередное поле int:
struct areas {
unsigned f1: 1;
: 2; – безымянное поле длиной 2 бита;
unsigned f2: 5;
: 0 – признак перехода на следующее поле int;
unsigned f3:5;
double data;
char buffs[100]; – структура может содержать элементы любых
типов данных;
};
Битовые поля могут использоваться в выражениях как целые числа соответствующей длины поля разрядности в двоичной системе исчисления. Единственное отличие этих полей от обычных объектов – запрет операции определения адреса (&). Следует учитывать, что использование битовых полей снижает быстродействие программы по сравнению с представлением данных в полных полях из-за необходимости выделения битового поля.
