浅谈 OC 与结构体

Posted 2023-04-13

参考技术A

相信大家在 ios 开发过程中都有过这样的经历, 当我们试图对一个的控件单独进行位置或大小修改的时候, 编译器都会报错, 使得我们不得不把控件的整个 frame 进行重新赋值:

在实际开发中我们一般会采用下面的做法, 俗称 "3步曲" (通常会给 UIView 建一个分类封装起来方便使用):

不知道大家可曾有过疑问, 为什么图1中的 origin 和 size 不可以单独赋值, 而图2中的就可以呢? 带着这个疑问我们一起来学习一下~

我们知道无论是 CGPoint, CGSize 还是 CGRect 其本质都是结构体, 且它们存在着嵌套关系, CGPoint, CGSize 都是 CGRect 中的属性:

我们平常做 iOS 开发的时候基本都是用 OC 语言(Swfit 先不谈, 顺带一提 Swfit 中的结构体是一个很强大的存在), 很少会用到结构体(也可能是本人功力尚浅), 小弟我以前学 C 时有学到过, 但都忘得差不多了, 所以我们先来看看结构体的一些基本使用.

过于定义的东西网上一大把, 这里就不细说了, 其实 OC 中的类本质就是结构体, 只不过功能增强了很多, 所以我们可以简单地把结构体理解为小类, 在结构体中我们可以定义属性, 但不能定义方法.

我们先来定义一个简单的结构体 Birthday , 里面有3个 int 类型的属性(结构体中不能存放 OC 对象类型的属性), 用来记录与生日相关的3个信息:

接着我们创建了一个结构体变量 happy , 并对它作初始化. 结构体变量的初始化非常简单, 直接在大括号里写上对应的值就可以了, 跟 C 中定义数组的写法一模一样(顺带一提, 如果结构体中嵌套着结构体, 初始化时最外层也只用1对大括号包裹即可, 当然也可以在被嵌套的结构体对应的位置外多加1对大括号, 但千万别加错位置了, 否则会导致初始化失败):

接下来要进入正篇部分了. 当我们想为结构体变量 happy 再次赋值时, 编译器报错了:

报错是因为语法问题. 上面也提到了, 定义结构体与定义 C 中数组的写法是一样的, 所以直接把一个大括号赋值给一个变量系统并不能识别出这是一个数组赋值操作还是一个结构体赋值操作, 所以我们只要强转一下即可:

当然我们也可以另外创建一个结构体变量 unhappy 初始化为我们想给 happy 修改成的值, 再把 unhappy 的值赋给 happy (因为 unhappy 也是结构体类型, 所以系统不会像上面一样出现不能识别的情况):

另外如果我们只是想修改结构体变量中的某个值的话, 可以直接进行修改(访问结构体变量中的属性直接用我们最熟悉的 "." 语法即可. 当然, 如果结构体变量里嵌套着结构体变量, 想修改整个子结构体变量的话也是要用到上面所说的2种方法中的一种的. 如果想修改子结构体变量中的非结构体变量, 也是直接用 "." 语法来进行修改即可. 简单来说就是, 非结构体变量可以直接修改, 结构体变量需要强转或者通过另一个结构体变量来进行修改):

以上就是关于结构体的基本使用, 接下来要开始真正的正篇部分了~

当结构体作为类中的属性来使用时, 又会擦出一些怎样的火花呢? 接着我们一起来看一下.

首先我们新建一个 Person 类, 并在类中定义一个结构体, 出于环保的原则我们继续延用上面的 Birthday 吧(当然之前的结构体定义已经不在了), 接着再给类中增加一个结构体属性 happy :

然后我们在外面新建一个 Person 对象, 并试图修改它的结构体属性(结构体属性在对象生成时已经被初始化了), 不出所料, 与上面例子中想修改结构体变量时所遇到的情况是一样的:

接下来神奇的一幕出现了, 当我们想直接修改结构体属性中的属性时, 编译器居然报错了! 没错, 这个就是今天的重点了. 无论我是通过点语法还是通过 get 方法来获取结构体属性来修改其中的属性都无效, 并且通过 get 方法来获取结构体属性那部分还比较清晰地说明了不能修改值的原因. 是的, OC 语法规定, 对象中的结构体属性中的属性是不允许作单独修改的 . 这也解释了引言中提出的一个疑问 --> "为什么图1中的 origin 和 size 不可以单独赋值, 而图2中的就可以呢? " . 因为图1中的 origin 和 size 是对象 view 中的结构体属性 frame 中的属性, 而图2中的 origin 和 size 只是一个普通结构体变量中的属性.

如果你以为以上就是全部内容的话那你就错了, 今天最压轴的部分现在才开始(开玩笑啦, 其实主要的部分已经全部说完了, 一开始的疑问也得到了解释, 已经算是圆满收场了, 只是还有一点想补充的, 如果大家有时间也不妨来看看).

如果我告诉你, 上面得出的结论其实是错误的你会怎么想? 也就是说 对象中的结构体属性中的属性是不允许作单独修改的 这句话其实是不正确的. 先不要生气, 我并不是在自相矛盾, 听我说完你就能理解了.

首先像刚才一样, 我们新建一个 Person 类并在类中定义一个结构体 Birthday , 不同的是, 这一次我们不再写 @property 属性了, 而是直接添加属性, 且为了能够让外部访问, 加上 @public 关键字:

接着像之前的做法一样, 在外面创建一个 Person 对象, 并且试图修改其结构体属性, 结果当然也是意料之中(此处访问对象的属性时用了 "->" 是因为 C语言 语法规定, 在通过指针来访问结构体变量时, 若想访问结构体变量中的属性, 要用 "->" 来访问, 这也从侧面说明了 OC 中的类本质也是结构体):

来到这里, 可能你就郁闷了, 换了种定义的方式, 但也没什么不一样啊, 难道是特意为了说明 "->" 这个用法而来装X的吗? 先别急, 主角马上要登场了. 还记得上面我说了哪个结论其实是不正确的吗? 当我们试图修改结构体属性中的属性时, 神奇的一幕又出现了:

怎么样, 有没感觉世界观被刷新了? 不是说不能修改的吗, 怎么现在又能修改了? 是的, 其实 对象中的结构体属性中的属性是 不 允许作单独修改的 , 不过前提是能直接拿到这个结构体属性, 也就是说类要直接给外界暴露属性, 但这是非常不符合面向对象语言中 封装 特性的. 一般我们只会定义 @property 属性, 相当于生成了私有属性, 并且提供给外界 get 方法和 set 方法, 外界并不能直接拿到我们的属性, 所以说在一般开发中, 对象中的结构体属性中的属性是不允许作单独修改的 这句话虽然不正确, 但也能够解释大部分的问题了.

浅谈结构体，结构体内存对齐

@TOC结构体及结构体的内存对齐

结构体的定义

1. 结构体的基本知识
   结构是一些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量。
2. 结构体的定义
   例如描述一个学生

struct Stu

char name[20];
int age;
char id[20];
;

在声明结构的时候可以不完全声明比如

//匿名结构体类型
struct

 int a;
 char b;
 float c; x;
struct

 int a;
 char b;
 float c; a[20], *p;

但是这两种声明是不同的类型
因此不可以有

p=&x；

3. 结构体的自引用
   我们首先看这个自引用

struct binary_tree 
    int data;
    struct binary_tree left;
    struct binary_tree right;
;

会导致在分配内存的时候循环分配，此时编译器会计算left和right的成员变量并为之分配内存，从而导致嵌套死循环
正确的引用方式

struct binary_tree 
    int data;
    struct binary_tree * left;
    struct binary_tree * right;
;

4. 结构体的初始化
   初始化实际上并不难

struct Point

 int x;
 int y; p1; //声明类型的同时定义变量p1
struct Point p2; //定义结构体变量p2
//初始化：定义变量的同时赋初值。
struct Point p3 = x, y;
struct Stu        //类型声明

 char name[15];//名字
 int age;      //年龄
;
struct Stu s = "zhangsan", 20;//初始化
struct Node

 int data;
 struct Point p;
 struct Node* next; 
n1 = 10, 4,5, NULL; //结构体嵌套初始化

结构体内存对齐

我们已经掌握了结构体的基本使用了。
现在我们深入讨论一个问题：计算结构体的大小。
这也是一个特别热门的考点： 结构体内存对齐

//练习1
struct S1

 char c1;
 int i;
 char c2;
;
printf("%d\\n", sizeof(struct S1));
//练习2
struct S2

 char c1;
 char c2;
 int i;
;
printf("%d\\n", sizeof(struct S2));
//练习3
struct S3

 double d;
 char c;
 int i;
;
printf("%d\\n", sizeof(struct S3));
//练习4-结构体嵌套问题
struct S4

 char c1;
 struct S3 s3;
 double d;
;
printf("%d\\n", sizeof(struct S4));

考点 如何计算？ 首先得掌握结构体的对齐规则：

1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
2. 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。
   对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。
   VS中默认的值为8
   Linux中的默认值为4
3. 结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍。
4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。
   为什么存在内存对齐?
   大部分的参考资料都是如是说的：
5. 平台原因(移植原因)： 不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址
   处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
6. 性能原因： 数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。 原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器
   需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。
   总体来说：
   结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法
   在设计结构体的时候我们考虑到要满足对齐，又要节省空间
   所以我们要让占用空间最小的成员尽量集中在一起
   例如

struct S1

 char c1;
 int i;
 char c2;
;
struct S2

 char c1;
 char c2;
 int i;
;
#

s1和s2的内容一样但是内存却不同
对于s1对齐数为4
char占一个对齐数，int占一个，char又占一个一共三个
对于s2
两个char占一个
int占一个一共两个对齐数

修改默认对齐数

我们之前我们见过了 #pragma 这个预处理指令，这里我们再次使用，可以改变我们的默认对齐数

include <stdio.h>
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S1

 char c1;
 int i;
 char c2;

;
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为8
struct S2

 char c1;
 int i;
 char c2;
;
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
int main()

    //输出的结果是什么？
    printf("%d\\n", sizeof(struct S1));
    printf("%d\\n", sizeof(struct S2));
    return 0; 

输出的结果分别是12和6
也就是说在结构体对齐不合适的时候，我们可以自己改变默认对齐数

结构体传参

struct S 
 int data[1000];
 int num;
;
struct S s = 1,2,3,4, 1000;
//结构体传参
void print1(struct S s) 
 printf("%d\\n", s.num);

//结构体地址传参
void print2(struct S* ps) 
 printf("%d\\n", ps->num);
`int main()

 print1(s);  //传结构体
 print2(&s); //传地址
 return 0; 

我们应该选用print2，原因是函数传参时，参数会压栈，会有时间上和空间上的开销，如果传递一个结构体时，结构体过大，参数压栈的开销比较大，会导致性能的下降。
结论，结构体传参时，要穿结构体的地址。