一、结构体类型的声明

1.1 结构体回顾

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。

1.1.1 结构的声明

struct tag
{member-list;
}variable-list;

例如描述⼀个学⽣：

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

1.1.2 结构体变量的创建和初始化

#include <stdio.h>struct Stu
{char name[20];//名字 int age;      //年龄 char sex[5];  //性别 char id[20];  //学号 
};int main()
{//按照结构体成员的顺序初始化 struct Stu s = { "张三", 20, "男", "2023211270" };printf("name: %s\n", s.name);printf("age : %d\n", s.age);printf("sex : %s\n", s.sex);printf("id  : %s\n", s.id);//按照指定的顺序初始化 struct Stu s2 = { .age = 21, .name = "thm", .id = "2023211270", .sex = "⼥" };printf("name: %s\n", s2.name);printf("age : %d\n", s2.age);printf("sex : %s\n", s2.sex);printf("id  : %s\n", s2.id);return 0;
}

1.2 结构的特殊声明

在声明结构的时候，可以不完全的声明。
⽐如：

//匿名结构体类型 
struct
{int a;char b;float c;
}x;struct
{int a;char b;float c;
}a[20], *p;

上⾯的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签tag。
那么问题来了？

//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？ 
p = &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。
匿名的结构体类型，如果没有对结构体类型重命名的话，基本上只能使⽤⼀次。

1.3 结构的⾃引⽤

在结构中包含⼀个类型为该结构本⾝的成员是否可以呢？
⽐如，定义⼀个链表的节点：

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

上述代码正确吗？如果正确，那 sizeof(struct Node) 是多少？
仔细分析，其实是不⾏的，因为⼀个结构体中再包含⼀个同类型的结构体变量，这样结构体变量的⼤
⼩就会⽆穷的⼤，是不合理的。
正确的⾃引⽤⽅式：

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

在结构体⾃引⽤使⽤的过程中，夹杂了 typedef 对匿名结构体类型重命名，也容易引⼊问题，看看
下⾯的代码，可⾏吗？

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

答案是不⾏的，因为Node是对前⾯的匿名结构体类型的重命名产⽣的，但是在匿名结构体内部提前使
⽤Node类型来创建成员变量，这是不⾏的。

解决⽅案如下：定义结构体不要使⽤匿名结构体了

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

2. 结构体变量的创建和初始化

我们已经掌握了结构体的基本使⽤了。
现在我们深⼊讨论⼀个问题：计算结构体的⼤⼩。
这也是⼀个特别热⻔的考点： 结构体内存对⻬

2.1 对⻬规则

⾸先得掌握结构体的对⻬规则：

1.结构体的第⼀个成员对⻬到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处
2.其他成员变量要对⻬到某个数字（对⻬数）的整数倍的地址处。
对⻬数=编译器默认的⼀个对⻬数与该成员变量⼤⼩的较⼩值。
-VS 中默认的值为 8
-Linux中gcc没有默认对⻬数，对⻬数就是成员⾃⾝的⼤⼩
3.结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数（结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数，所有对⻬数中最⼤的）的
整数倍。
4.如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处，结构
体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数（含嵌套结构体中成员的对⻬数）的整数倍。

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

2.2 为什么存在内存对⻬?

⼤部分的参考资料都是这样说的：

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⻬。原因在于，为了访问未对⻬的内存，处理器需要
   作两次内存访问；⽽对⻬的内存访问仅需要⼀次访问。假设⼀个处理器总是从内存中取8个字节，则地
   址必须是8的倍数。如果我们能保证将所有的double类型的数据的地址都对⻬成8的倍数，那么就可以
   ⽤⼀个内存操作来读或者写值了。否则，我们可能需要执⾏两次内存访问，因为对象可能被分放在两
   个8字节内存块中。
   总体来说：结构体的内存对⻬是拿空间来换取时间的做法。
   那在设计结构体的时候，我们既要满⾜对⻬，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

//例如： struct S1{char c1;int i;char c2;
};struct S2{char c1;char c2;int i;
};

S1 和 S2 类型的成员⼀模⼀样，但是 S1 和 S2 所占空间的⼤⼩有了⼀些区别。

2.3 修改默认对⻬数

#pragma 这个预处理指令，可以改变编译器的默认对⻬数。

#include <stdio.h>#pragma pack(1)//设置默认对⻬数为1 struct S{char c1;int i;char c2;
};#pragma pack()//取消设置的对⻬数，还原为默认 int main()
{//输出的结果是什么？ printf("%d\n", sizeof(struct S));return 0;
}

结构体在对⻬⽅式不合适的时候，我们可以⾃⼰更改默认对⻬数。

3. 结构成员访问操作符

3. 结构体传参

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;
}

上⾯的 print1 和 print2 函数哪个好些？
答案是：⾸选print2函数。
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。

结论：
结构体传参的时候，要传结构体的地址。

4. 结构体内存对⻬

结构体讲完就得讲讲结构体实现 位段 的能⼒。
4.1 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 ，在C99中位段成员的类型也可以
   选择其他类型。

2. 位段的成员名后边有⼀个冒号和⼀个数字。

⽐如：

struct A{int _a:2;int _b:5;int _c:10;int _d:30;
};

A就是⼀个位段类型。
那位段A所占内存的⼤⼩是多少？

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

4.2 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 等类型

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。

5. 结构体传参

6. 结构体实现位段