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- 1. 结构体
- 1.1 结构体类型的声明
- 1.2 结构的自引用
- 1.3 结构体变量的定义和初始化
- 1.3.1 结构体变量的定义
- 1.3.2 结构体变量的初始化
- 1.4 结构体内存对齐
- 1.4.1 结构体内存对齐规则
- 1.4.2 结构体嵌套结构体的内存大小计算方法
- 1.4.3 为什么存在内存对齐
- 1.4.4 节省结构体内存的方法
- 1.5 修改默认对齐数
- 1.6 offsetof宏的使用方法
- 1.7 结构体传参
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。
struct tag
{
member-list;
}variable-list;
常见的声明和创建
//声明结构体;声明一个学生类型，是想通过学生类型来创建学生变量
//描述学生属性：名字，电话，性别,年龄
struct Stu
{
char name[20];
char tele[12];
char sex[10];
int age;
}s4,s5,s6;//创建了s4,s5,s6三个全局变量
struct Stu s3; // 创建全局结构体变量
int main()
{
//创建局部结构体变量
struct Stu s1;
struct Stu s2;
return 0;
}
结构体变量声明时的变量列表可以省略，如果不省略的话就说明在结构体时就会创建对应的全局结构体变量。
结构体的特殊声明：匿名结构体类型
struct
{
int a;
char b;
}x;
结构体名称省略了，所以在声明的时候必须创建好变量x，不然后面没法自己创建结构体变量。
struct
{
int a;
char b;
}* px;
//这个时候创建的就是结构体指针
注意：
px = &x;
警告：编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型。所以是非法的。
1.2 结构的自引用所谓结构体的自引用不是结构体内包含结构体，而是结构体内含有结构体指针
例如：
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
很显然这样是不行的，比如用sizeof计算这个结构体的大小是无法计算的。正确的自引用方法如下所示：
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
这样的话结构体的大小就可以确定了，而且采用结构体指针的方式也实现了自引用的效果。
在声明结构体时候，可以使用typedef关键字给结构体进行简化，例如：
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
int main()
{
struct Node n1;
Node n2;
return 0;
}
1.3 结构体变量的定义和初始化
1.3.1 结构体变量的定义
-
在声明时就定义结构体变量
struct var { int a; char b; }x;这里定义了一个结构体变量x
-
声明完结构体之后定义结构体变量
struct var { int a; char b; }; struct var x; struct var y; int main() { struct var z; return 0; }
struct S
{
char c;
int a;
double d;
char arr[20];
};
int main()
{
struct S s = {'c', 100, 3.14, "hello world"}; //结构体初始化
printf("%c %d %lf %sn", s.c, s.a, s.d, s.arr);
}
1.4 结构体内存对齐
struct S1
{
char c1;
int a;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int a;
};
int main()
{
struct S1 s1 = {0};
struct S2 s2 = {0};
printf("%dn", sizeof(s1));
printf("%dn", sizeof(s2));
}
//12 8
1.4.1 结构体内存对齐规则
- 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中默认对齐数为8）
- 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
下面来解释为什么上面的代码结果是12和8：
-
S1中的结构体第一个变量为char类型，占一个字节，所以c1直接就在第0个格子处；看规则的第二点，就是说从第二个成员开始，就要对齐到对齐数的整数倍的地址处，而int型占四个字节，所以对齐数为4，因此第1，2，3个格子都应该是空的，第四个格子开始到第七个格子存放a；接下来第八个格子就存放c2即可。又因为规则第四点，最大对齐数为4，而目前的大小为9，所以为满足规则，最终需要利用三个空字节来补齐，因此最终的结构体大小为12
-
同理可计算得到S2的大小为8
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
}
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
}
首先分析结构体S3的内存大小：
- d要占8个字节，对齐数等于8；c要占1个字节，对齐数等于1；i要占4个字节，对齐数等于4。所以d占据了1-8个内存格子；c占据了第9个内存格子；i的话由于对齐数为4，其实内存格子编号应该是4的倍数，所以i应该从第12个格子开始到16个格子结束。因为16是8的倍数，所以S3的大小为16
然后分析S4的大小：
- c1占据一个内存格子，对齐数为1；根据内存对齐规则5，结构体s3的最大对齐数为8，所以结构体s3从第8个格子到第24个格子；d占据8个格子，对齐数为8 ，刚好从24到32个格子。而32也是最大对齐数8的倍数，因此结构体s4大小为32
- 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
总体来说：结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
那在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，如何做到：让占用空间小的成员尽量集中在一起。**
VS中的默认对齐数为8，C语言中可以使用**#pragma** 这个预处理指令来修改默认对齐数。例如：
#include#pragma pack(4)//设置默认对齐数为4 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1 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("%dn", sizeof(struct S1)); printf("%dn", sizeof(struct S2)); return 0; }
一般都设置为2，4，8，16之类的2的次方数
1.6 offsetof宏的使用方法用于计算结构体成员相对于结构体起始位置的偏移量
#include1.7 结构体传参#include struct S { char c; int i; double d; }; int main() { printf("%dn", offsetof(struct S, c)); printf("%dn", offsetof(struct S, i)); printf("%dn", offsetof(struct S, d)); }; //0, 4, 8
void Init(struct S* ps)
{
ps->a = 100;
ps->c = 'w';
ps->d = 3.14;
}
int main()
{
struct S s = {0};
Init(&s);
return 0;
}
结构体传参同样也是传的结构体地址，因为函数想改变函数外部变量时，都是要传递地址的，如果传值，只是会创建一个临时变量，改变的也只是临时变量，不会改变函数外部变量。
但是，如果只是想打印或者只是想得到结构体的值，不需要改变结构体的值，这个时候可以传值。例如：
void Print1(struct S tmp)
{
printf("%d %c %lfn", tmp.a, tmp.c, tmp.d);
}
void Print2(const struct S* ps)
{
printf("%d %c %lfn", ps->a, ps->c, ps->d);
}
int main()
{
struct S s = {0};
Print1(s); //传值
Print2(&s); //传址
return 0;
}
总结：
- 结构体传参可以传地址也可以传值。如果不需要改变结构体的值，可以传值也可以传地址；如果要改变结构体，一定要传地址
- 建议结构体传参同一传地址。（因为一旦结构体比较大，传值就会产生较大的内存浪费；传地址如果不想改变结构体值可以用const修饰即可）
