在 C语言中，结构体（struct）指的是一种数据结构，是C语言中复合数据类

（aggregate data type）的一类。. 结构体可以被声明为变量、指针或数组等，用以实现较复杂的数据结构。. 结构体同时也是一些元素的集合，这些元素称为结构体的成员（member），且这些成员可以为不同的类型，成员一般用名字访问

结构的声明

//结构的声明
struct Stu{
	//学生的相关属性
	char name[20];
	int age;
	char sex;
}s1,s2;		//这里创建的s1、s2是全局变量

int main() {

	struct Stu s3;	//s3是局部变量

	return 0;
}

我们可以先创建类型并且顺便创立两个全局变量s1、s2，也可以在结构体创立后在函数的内部创建局部变量s3

特殊的声明

在声明结构的时候，可以不完全的声明

匿名结构体类型

struct? ? ? ? ? ? ? ? //不给名字

{

? ? ? ? int a ;

????????char b ;

????????float c ;

} x ;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //这是在定义一个匿名结构体类型

这种命名的方法只可以用一次，因为没有名字，所以再以后就用不到了，这种方法只有在这种类型只用一次的情况下使用

struct
{
?? ?int a;
?? ?char b;
?? ?float c;
}x;

struct
{
?? ?int a;
?? ?char b;
?? ?float c;
}a[20], * p;? ? ? ? ? ? ? ? //可以创立一个结构体的指针，指针的类型就是前面所定义的内容

int main() {? ? ? ? //当这样使用匿名结构体时编译器会报警告

?? ?p = &x;? ? ? ? ? //编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型,即使它们的内容是? ? ?

?? ?return 0;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???????????????????????????????????????????????????//一样的。所以这种行为是非法的
}

结构的自引用

?//结构的自引用

struct Node
{
	int data;    //数据域

	struct Node* next;    //指针域       //通过指针的方式来找到同类型的节点
};

利用节点的方式来把它们串联起来，结构的自引用，需要在里面包含一个同类型的结构体指针

我们可以使用 typedef 来重命名结构体类型，以来简便代码

typedef struct Node
{
 int data;
 struct Node* next;
}Node;

这样在以后使用这个类型的时候可以直接 Node s1 来创立一个结构体变量；

这种方法与 struct Node s1是等价的

结构体变量的定义和初始化与使用

//结构体变量的定义和初始化

#include<stdio.h>
struct Point
{
	int x;
	int y;
	char name[20];
}p1 = { 2,3,"zhangshan" };
//我们可以在创立好结构体类型之后直接初始化

int main() {

	struct Point p2 = { 4,5,"lisi" };

	printf("%d %d %s\n", p1.x, p1.y, p1.name);
	printf("%d %d %s\n", p2.x, p2.y, p2.name);

	return 0;
}
//也可以在之后创立再初始化

结构体内存对齐

这是一个考点?

//结构体内存对齐

#include<stdio.h>
//练习1
struct S1

{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
//练习2
struct S2
{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};

int main() {

	printf("%d\n", sizeof(struct S1));
	printf("%d\n", sizeof(struct S2));

	return 0;
}

我们首先来看这一串代码的结果

我们会发现这两个看似相同，时则不同的两个结果

计算方法

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

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。

解析

验证方法

这里我们可以通过偏移量来验证，我们利用 <stddef.h> 中的库函数 offsetof 宏?

#include<stdio.h>
#include<stddef.h>
//练习1
struct S1

{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};

//练习2
struct S2
{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};

int main() {

	printf("%d\n", sizeof(struct S1));	//12
	printf("%d\n\n", sizeof(struct S2));	//8
	printf("%d\n", offsetof(struct S1,c1));
	printf("%d\n", offsetof(struct S1,i));
	printf("%d\n", offsetof(struct S1,c2));

	return 0;
}

结果

两个练习

//练习3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ---16
struct S3
{
?? ?double d;
?? ?char c;
?? ?int i;
};
//练习4-结构体嵌套问题? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ---32
struct S4
{
?? ?char c1;
?? ?struct S3 s3;
?? ?double d;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //结构体嵌套计算时要仔细看第四条计算方法
};?

为什么存在内存对齐?

1. 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。

2. 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

图文解析

那在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，就这样子写可以做到

让占用空间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;
};

修改默认对齐数

修改前?

//修改默认对齐数

#include<stdio.h>
struct S
{
	int i;
	double d;
};

int main() {

	printf("%d\n", sizeof(struct S));        
	return 0;
}

结果

修改后

//修改默认对齐数

#include<stdio.h>
#pragma pack(4)
struct S
{
	int i;
	double d;
};
#pragma pack()

int main() {

	printf("%d\n", sizeof(struct S));
	return 0;
}

如果不想要对齐数这样把 4 改成 1 就行了，不过默认对齐数一般都是 2^x 便于编译器读取数据

结构体传参

//结构体传参
#include<stdio.h>
struct S
{
	int data[1000];
	int num;
};

void print1(struct S s)
{
	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		printf("%d ", s.data[i]);
	}
	printf("%d\n", s.num);
}

void print2(const struct S* ps)    //防止ps把s改动
{
	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		printf("%d ", ps->data[i]);
	}
	printf("%d\n", ps->num);
}

int main() {
	struct S s = { {1,2,3},100 };
	print1(s);    //传值
	print2(&s);   //传址

	return 0;
}

这里有传值与传址两种方法，我们通常运用传址方法?

原因：

???????? 函数传参的时候，参数是需要压栈，会有时间和空间上的系统开销。

如果传递一个结构体对象的时候，结构体过大，参数压栈的的系统开销比较大，所以会导致性能的下降。

位段

什么是位段?

位段的声明和结构是类似的，有两个不同：

1. 位段的成员必须是 int 、 unsigned int 或 signed int 。

2. 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

//位段

#include<stdio.h>   
struct A {
	int _a : 2;			//让其只占用2个bit，下面同理      //在有时我们需要一个数表示真假，0或1
	int _b : 5;
	int _c : 10;        //后面的数字是为其重新开辟的字节数    //那么我们就只需要一个字节就行了
	int _d : 30;
};

//47bit
//6byte -- 48bit
//8byte -- 64bit

int main() {

	printf("%d\n", sizeof(struct A));	//结果为 8

	return 0;
}

?这种方法可以在一定程度上节省空间

位段的内存分配?

1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char （属于整形家族）类型

2. 位段的空间上是按照需要以 4 个字节（ int ）或者 1 个字节（ char ）的方式来开辟的。

3. 位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。?

位段解析?

//一个例子

struct S {
	char a : 3;
	char b : 4;
	char c : 5;
	char d : 4;
};

int main() {

	struct S s = { 0 };
	s.a = 10; 
	s.b = 12; 
	s.c = 3; 
	s.d = 4;

	return 0;
}

位段的跨平台问题

1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。

2. 位段中最大位的数目不能确定。（ 16 位机器最大 16 ， 32 位机器最大 32 ，写成 27 ，在 16位? ????机器会出问题。

3. 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。vs中是从右向左

4. 当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的位时，? ? ? 是舍弃剩余的位还是利用，这是不确定的。