用来描述对象特征的各类信息，通常会被整合成记录，而记录使得信息组织、表示以及存储变得轻松。而记录由字段组成，不同的字段用来表示不同的信息，C中可以通过结构体来组合这些字段（成员）。
一、结构体的声明以及初始化
联合体实际上来说是特殊数据结构的一类，通过关键词struct来定义。定义结构体有几种方法：
struct FUNC1//仅声明一个模板
{
char* name;
uint32_t height;
uint32_t length;
};
第一种方法，将会定义一个名称为struct FUNC1的结构体模板，它里面包含了一个指向字符的指针，两个整形的变量。模板并不代表已经分配了空间，或许可以说定义了一个叫FUNC1的新类型。如果要声明一个这样的变量，那么需要借助关键词struct FUNC1 variable1来完成。
struct FUNC1//声明一个模板的同时声明一个变量
{
char* name;
uint32_t height;
uint32_t length;
}variable1;
这种写法，实际上与第一种方法没什么差别，只是在声明模板的过程中同时声明了一个变量，此时这个变量已经分配了相应的空间。
typedef struct FUNC1//声明一个模板并将这个模板的名称重定义
{
char* name;
uint32_t height;
uint32_t length;
}FUNC2;
第三种写法则是在第一种写法的基础上利用了关键词typedef，在看这段的时候，可以将其分解为两个步骤：
1、声明了一个名称为FUNC1的模板。
2、将类型 struct FUNC1 映射到FUNC2中。
由此一来，声明一个变量除了使用struct FUNC1 variable1以外，还能使用来FUNC2 variable1实现。
typedef struct//直接声明一个模板但名称为FUNC2
{
char* name;
uint32_t height;
uint32_t length;
}FUNC2;
这第四中写法，可以和其他几种进行对比，是常用的方法，省去了声明的struct FUNC1的功夫，新的类型名称也不需要前缀struct，变量类型更具隐蔽性。
说完了结构体的声明，那么对应的变量在空间中究竟是怎么样排放的？
结构体的空间排放由模板中成员的声明顺序决定,从低地址向高地址生长，而在STM32中内存使用的是小端模式，故变量variable1的内存情况如上图所示，一个指针的长度与地址总线长度一致，占用32bit，整形同理。但是这个模板并不是最佳的说明案例，先介绍联合体再进入主题。
结构体变量的初始化可以分为两种，第一种是全成员的赋值初始化，例如variable1变量：
FUNC2 variable1={"xx",20,20};
从C99之后，添加了一个新的初始化方案：标准C的标记化结构初始语法，实际上在Linux内核中这个用法比较常见，例如驱动程序中的file_operation结构体就是使用这个方案。
FUNC2 variable1={
.length = 20,
.height = 20
};
这个方案大幅度的灵活了初始化的操作，例如结构体的有些成员在一开始就有含义，那么就只需要初始化相应的成员。
顺便一提，结构体的成员一般情况下必须是大小确认的，即不允许可变长度的变量在结构体中。若是结构体中的最后一个成员，则允许该变量为可变数组。但是该结构体模板的空间大小并没有包含这个弹性可变数字成员，所以在使用malloc时，需要额外分配所需的空间：
FUNC2* variable1 = malloc(sizeof(FUNC2)+sizeof(float)*10);
二、结构体成员的内存对齐规则
结构体成员的内存对齐法则在此处不做详细介绍，位字段的内存对齐才是讨论的重点。
简言之就是结构体中成员的取址方式可能受到其他成员的影响：
typedef struct
{
char name;
uint32_t height;
uint16_t length;
}Type1;
typedef struct
{
char name;
uint16_t length;
uint32_t height;
}Type2;
Type1 variable3;
Type2 variable4;
Type1类型的变量，空间存放有稍许不同，规则规定第一个成员name无需任何的偏移。而第二个成员height的放置则和第一个成员的长度有关，height是一个32位（4个字节）的变量，它的地址必须满足是4的倍数，而第一个成员只占了一个字节，那么后面的3个字节都会被编译器填充（padding），所以height偏移了3个字节。第三个成员length长度为2个字节，当前的地址满足被2整除的要求，所以不用偏移。
照这么算起来，这个模板的总空间长度应该是10个字节，运行代码sizeof(Type1) 得到12个字节。这是由于编译器为了cpu能够保证所有的成员只通过一次地址访问就可以获得，所以整个结构体都默认以最大地址长度为单位，所以在尾部也填充了2个字节
需要留意的是系统填充的空间由于是匿名状态，所以访问不到，但是可以通过强制类型转换进行访问以及修改。
三、联合体以及嵌套结构体的用法
联合体是借助关键词union实现的，所谓联合体实际上就是共用一块内存，而联合体所占用的内存根据成员中占用的最大内存来确认。在声明和初始化上，联合体也支持结构体相关的操作。
typedef union
{
uint8_t data_8[5];
uint16_t data_16[2];
uint32_t data_32;
}FUNC2;
FUNC2 variable2;
此时若对变量variable2使用函数sizeof可以得到它的长度为5。联合体在数据协议管理上有着重要的用途，通常在面对一些定制且复杂的协议，根据数据去一个个解析是相当麻烦的，但若是配合联合体嵌套则简化很多。例如：在一个字节中隐藏多个状态位：
若每次接收到这一帧数据时都通过位计算则过于繁琐，那么试一下嵌套以及位字段
typedef union
{
uint8_t data;
struct
{
uint8_t ERR_BIT : 1;
uint8_t STATUS_BIT : 3;
uint8_t IT_BIT : 1;
uint8_t OVER_BIT : 1;
uint8_t BUSY_BIT : 1;
uint8_t ENABLE_BIT : 1;
};
}STATUS;
这个嵌套结构体涉及到了两个概念，一个是位段的概念，另一个是小端模式的概念。
位段
在通常情况下，计算机处理的最小单元是字节，一个字节是8bit。但是有时候某些开关量的状态并不需要占用一个字节的空间，为了提高空间效率，便产生了位段的概念，位段可以指定一个变量占用的bit。
位段声明的方式为：
类型 成员名称: 宽度;
类型是用来解释该成员的方式，宽度则是这个成员占有的位数。实际上，在声明的过程中，成员名称是可选的，若是该成员匿名了，则在结构体中无法引用它，一般该方式用来填充空间（可以设成0宽度，编译器将默认从下一个可寻址内存地址来读取成员）。
例如上述STATUS联合体的匿名成员则指定了位，若将一个字节数据赋值给联合体中的data就可以等价于：
ERR_BIT = (uint8_t)(data & 0x01);
STATUS_BIT = (uint8_t)(data & (0x07<<1));
IT_BIT = (uint8_t)(data & (0x01<<4));
OVER_BIT = (uint8_t)(data & (0x01<<5));
BUSY_BIT = (uint8_t)(data & (0x01<<6));
ENABLE_BIT = (uint8_t)(data & (0x01<<7));
位段的操作可以放到任意的结构体中，包括联合体，但是表现出来的形式则不会一样
typedef union
{
uint8_t data;
uint8_t ERR_BIT : 1;
uint8_t STATUS_BIT : 3;
uint8_t IT_BIT : 1;
uint8_t OVER_BIT : 1;
uint8_t BUSY_BIT : 1;
uint8_t ENABLE_BIT : 1;
}STATUS_union;
若将一个字节数据赋值给联合体中的data就可以等价于：
ERR_BIT = (uint8_t)(data & 0x01);
STATUS_BIT = (uint8_t)(data & (0x07));
IT_BIT = (uint8_t)(data & (0x01));
OVER_BIT = (uint8_t)(data & (0x01));
BUSY_BIT = (uint8_t)(data & (0x01));
ENABLE_BIT = (uint8_t)(data & (0x01));
这是因为这两个数据类型的本质区别，结构体的成员内存地址是向上长的，而联合体的成员内存地址是固定的。
小端模式
与小端模式对应的是大端模式，他们代表两种相反的数据存放规律。以往最常用的是大端模式，即一组数据的高字节部分放在地址的最前面（起始地址），而低字节则放在地址的最后（最终地址），例如数据0xabcd，高字节是0xab，低字节是0xcd，若是大端模式：
大端模式这样的排序方式比较符合人类的直觉。若是小段模式：
而stm32是小端模式，那么数据的低位将会被放在起始地址，根据结构体的定义，成员的空间排放顺序与声明顺序一致，也是从小到大。
三、位段数据跨字节单位导致的内存对齐现象
上述介绍的只是寻常的结构体、联合体的运用，如若出现某些有效的状态位需要跨越字节单位会怎样？例如：
测试代码（环境： vscode 64位，stm32 32位 ，ubuntu 64位）：
typedef union
{
uint16_t code;
struct
{
uint8_t ENABLE : 1;
uint8_t Channel : 8;
uint8_t STATUS : 7;
};
}Type2;//热电偶配置结构体
Type2 v3;
void main(char argc,char* argv[])
{
v3.code = 0xa5da;
printf("v3.code = %x \n v3.ENABLE = %x \n v3.Chunnel = %x \n v3.STATUS = %x \n size of v3 = %d \n ",v3.code,v3.ENABLE,v3.Channel,v3.STATUS,sizeof(Type2));
}
输出：
v3.code = a5da
v3.ENABLE = 0
v3.Channel = a5
v3.STATUS = 0
size of v3 = 4
按照原本的想法：
code = 1010 0101 1101 1010 b，ENABLE = 0 ；Channel=0xed；STATUS=0x52； 造成差异的原因是在于第二个成员Channel占用了8位，但是当前字节只剩下7位了（第一个成员占了一位），由于当前空间不合适，所以编译器将会让这个成员从下一个字节开始取值。所以出现了运行结果的情况。为了进一步验证，对STATUS成员进行赋值并重新打印
void main(char argc,char* argv[])
{
v3.code = 0xa5da;
v3.STATUS = 0x75;
printf("v3.code = %x \n v3.ENABLE = %x \n v3.Chunnel = %x \n v3.STATUS = %x \n size of v3 = %d \n ",v3.code,v3.ENABLE,v3.Channel,v3.STATUS,sizeof(Type2));
}
输出：
v3.code = a5da
v3.ENABLE = 0
v3.Channel = a5
v3.STATUS = 75
size of v3 = 4
可以看到STATUS成员被成功赋值，但是联合体中code并没有体现出来，这是为什么？
实际上，从Type2类型的空间长度中可以窥见，联合体中的匿名体的空间排布应该是
从匿名体的角度去看，它只需要填充1位，因为他的成员中空间长度最大也只是一个字节，所以只需要保证内存长度被1整除即可。但是从联合体的角度去看，他的成员code是2个字节的空间长度，所以他不得不填充2个字节。而之所以打印code时没有表现出STATUS的改变，是因为code的限定词是2个字节的短整型。下面放开限定，直接输出v3的数值。读者有兴趣也可以直接在联合体中添加一个32位的成员，再打印验证。
void main(char argc,char* argv[])
{
v3.code = 0xa5da;
v3.STATUS = 0x75;
printf("v3.code = %x \n v3.ENABLE = %x \n v3.Chunnel = %x \n v3.STATUS = %x \n size of v3 = %d \n ",v3,v3.ENABLE,v3.Channel,v3.STATUS,sizeof(Type2));
}
输出：
v3.code = 75a5da
v3.ENABLE = 0
v3.Chunnel = a5
v3.STATUS = 75
size of v3 = 4
对于此性质，并没有太好的办法，大佬们可以分享自己的想法。