#32 Datenstrukturen

Question 1

Was ist das Ziel von Strukturen? Nenne auch die Syntax.

Answer 1

Ziel: Zusammenfassung der Attribute mit unterschiedlichem Datentypen in
einem neuen Datentyp.
Beispiel: ein Kunde wird durch Namen und Adresse sowie Kundennummer
definiert.

Syntax:
struct [Typname] {
Komponente1;
[Komponente2; …]
} [VarName1, …];

Question 2

Was sind die zulässigen Operationen für Strukturen?

Answer 2

• Übergabe an Funktionen als Parameter (call by value!)
• Rückgabe einer Struktur aus einer Funktion
• Zuweisungsoperator für gesamte Struktur (Kopie wird erzeugt)
• Adress- und sizeof-Operator
• Elementzugriffsoperator: Punkt (.)

Question 3

Wie werden die Attribute einer Struktur bei der Deklaration gesetzt?

Answer 3

Direkte Zuweisung von Attributen: Die Attribute einer Struktur können direkt bei der Deklaration gesetzt werden.
Beispiel:

struct Spieler {
char name[50];
int alter;
long punktzahl;
};

struct Spieler bob = {“Bob”, 12, 20000};

Question 4

Welcher Operator erlaubt den Zugriff auf Inhalte von Strukturen über Zeiger?

Answer 4

Operator: ->

Beispiel:

typedef struct s_kunde {
char name[64];
int alter;
} kunde;
kunde k1;
kunde *zeiger = &k1;

Normalerweise: (*zeiger).alter = 20;
Besser: zeiger->alter = 20;

Question 5

Was sind die Eigenschaften von Bitfeldern?

Answer 5

• Bitfelder dienen zur Verringerung des Speicherbedarfs und leichteren Zugriff auf einzelne Bits.
• Die Syntax ist analog zu struct, hinter jedes Element wird die Anzahl der
  benötigten Bits geschrieben.
  Beispiel für Bitfeld (1 Byte groß):

struct zeichen {
unsigned char data:7;
unsigned char parity:1;
};

Achtung: Das Bitfeld belegt mindestens so viel Speicher wie der größte
enthaltene Datentyp.

Question 6

Was sind die Eigenschaften von Unions?

Answer 6

• Syntax analog zu Strukturen, Schlüsselwort union statt struct
• Es wird jedoch nur einer der Werte gespeichert.
• Speicherbedarf der Union richtet sich nach dem größten Element.
• Beispiel:

union typen {
int i;
double d;
} u;
u.i = 5;
u.d = 2.3;

(u.i ist nun undefiniert)

Question 7

Wofür werden Unions genutzt?

Answer 7

• Einsparen von Speicherplatz: wenn sichergestellt ist, dass manche
  Informationen nicht gleichzeitig gespeichert werden müssen.
• Maschinennahe Manipulation: Interpretation eines Speicherbereichs durch
  verschiedene Datentypen (z.B. um auf Gleitkommazahlen auch
  Bitmanipulationen durchführen zu können).
  Achtung: Solche Programme sind i.d.R. nicht portierbar!
• Bessere Lesbarkeit

Question 8

Nenne Schlüsselpunkte zum Speicherlayout von: Arrays, Strukturen, Bitfelder und Unions

Answer 8

Arrays:
- speichern eine geordnete Sammlung von Werten des selben
Datentyps.
- Das Speicherlayout von Arrays ist einfach und effizient, da die Elemente des Arrays direkt hintereinander(sequenziell) im Speicher platziert werden.
Strukturen:
- fassen Attribute zu neuem Datentyp zusammen.
- Die Speicherzuweisung für Strukturen erfolgt normalerweise sequenziell, d.h. die Mitgliedsvariablen werden nacheinander im Speicher platziert.
Bitfelder:
- sind Strukturen mit eingegrenztem Speicherbedarf.
- definiert eine Struktur, in der die Mitgliedsvariablen explizit als Bitfelder deklariert werden, und jeder Variablen wird eine bestimmte Anzahl von Bits zugewiesen.
Unions:
- teilen sich Attribute einen Speicherbereich.
- Im Gegensatz zu Strukturen teilen Unions alle ihre Mitglieder denselben Speicherplatz.