结构体（一次过）

Posted 2021-08-05 雨轩（小宇）

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了结构体（一次过）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

自定义类型：结构体、枚举、联合

结构体
枚举
联合

结构体

结构体类型的声明

什么叫结构体：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。

这是一个结构体的声明

//tag是结构体标签
struct tag{ 
	member-list;
}variable-list; //variable-list是结构体变量名

再比如描述一个学生的姓名、年龄、性别、学号

struct Stu{
 	char name[20];//名字  字符数组
	int age;//年龄  整形变量
	char sex[5];//性别    字符数组
	char id[20];//学号    字符数组
}；//分号不能丢

当然还有一些特殊的声明，在声明结构的时候，可以不完全的声明。所有可选部分不能完全省略，至少要出现两个。
struct必须存在，结构体标签跟结构体变量名必须存在一个及以上

//匿名结构体类型
struct{
 	int a;
 	char b;
 	float c;
 }x;
 //这个声明创建了一个名叫x的变量，它包含三个成员：一个整数，一个字符和一个浮点数
 struct{ 
 	int a; 
	char b; 
	float c;
 }y[20], *z;
 //这个声明创建了y和z。y是一个数组，包含了20个结构。z是一个指针，它指向这个类型的结构。

那么问题来了

//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
z = &x;

在这里插入图片描述

答案：是不合理的，编译器会把上面两个结构的声明当成完全不同的两个类型，所以是非法的。

结构的自引用

可以试着想这么一个问题，一个结构体中还可以嵌套一个结构体嘛？或者说在写一个结构体在里面？
当然是可以的，但是需要注意内部的结构体的类型

struct Node {
	int data;
	//struct Node next;//这个是错误的，结构体内部嵌套结构体，必须是结构体指针类型
	struct Node *next;//正确的
};

不懂的小伙伴可以去看看书籍C和指针

typedef struct Node {
	int data;
	//Node* next;
	//这样写也是错误的，typedef中需要使用结构体标签来创建结构体变量名，结构体标签直到声明的末尾都未定义，所以在结构声明的内部尚未定义
	struct Node* next;
}Node;

结构体变量的定义和初始化

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 = {3, 4};
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 }; //data=10,p.x=4,p.y=5,Node* next=NULL
struct Node n2 = { 20, {5, 6}, NULL };//结构体嵌套初始化

结构体内存对齐

注意这里是一个重点
如何计算结构体内存的大小？首先得掌握结构体的对齐规则：

第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
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
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。
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。

//练习1
struct S1{
	char c1;
	int i; 
	char c2;
};
//练习2
struct S2{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};
//练习3
struct S3 {
	double d;
	char c;
	int i;
};
//练习4-结构体嵌套问题
struct S4{
	char c1;
	struct S3 s3;
	double d;
};
int main()
{
	printf("%d\\n", sizeof(struct S1));//12
	printf("%d\\n", sizeof(struct S2));//8
	printf("%d\\n", sizeof(struct S3));//16
	printf("%d\\n", sizeof(struct S4));//32
	return 0;
}

这里只解释练习1
在这里插入图片描述
结构体的字节数就是最大对齐数的整数倍，这里最大对齐数为4，9+3=12，整数倍为12，所以字节数为12。

为什么存在内存对齐?

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。
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。

总的来说

结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
所以需要让占用空间小的成员尽量集中在一起。

struct S1{
	char c1;
	int i; 
	char c2;
};
struct S2{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};

S2字节数更小，占用空间小的变量集中在一起

修改默认对齐数

#pragma 这个预处理指令，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;
}
//结构在对齐方式不合适的时候，我么可以自己更改默认对齐数。

结构体传参

直接上代码

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;
}