1. 结构体

1.1 结构体的基础知识

1.2 结构体的声明

1.3 特殊的声明

1.4 结构的自引用

1.5 结构体变量的定义和初始化

1.6 结构体内存对齐

练习1

练习2

练习3

练习4

为什么存在内存对齐？

结论

1.7 修改默认对齐数

计算偏移量的函数----offsetof()

如何理解偏移量呢？（举个例子） 

1.8 结构体传参

1. 结构体

1.1 结构体的基础知识

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。

1.2 结构体的声明

struct tag//tag:结构体类型名
{
	member - list;//member - list:成员列表
}variable - list;//variable - list:变量列表

例如：

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

1.3 特殊的声明

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;

匿名结构体类型变量在创建的时候只能放在{}的后面，而不能单独进行创建，因为不知道结构体类型的名字，所以不能单独创建。

//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &x;

注意：

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！

1.4 结构的自引用

结构体中包含自身类型的指针成员变量。

举例：

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

1.5 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 = { x, y };
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 }; //结构体嵌套初始化
struct Node n2 = { 20, {5, 6}, NULL };//结构体嵌套初始化

1.6 结构体内存对齐

#include<stdio.h>
struct S1
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
struct S2
{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};
struct S3
{
	double d;
	char c;
	int i;
};
struct S4
{
	char c1;
	struct S3 s3;
	double d;
};
int main()
{
	printf("%d %d %d %d", sizeof(struct S1), sizeof(struct S2), sizeof(struct S3), sizeof(struct S4));
	return 0;
}

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 GCC没有默认对齐数（成员的大小就是对齐数）

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。

练习1

解析：

首先char c1在与结构体偏移量为0的地址处，在上图中就是首地址处。

存放int a时要考虑对齐数，int所占字节数为4，编译器默认的对齐数为8，4更小，所以对齐数应为4，所以a存储时要从第5个空间位置处开始存放，占据4个字节的空间。

存放char c2时还要考虑对齐数，char所占的字节数为1，与8相比，1更小，所以对齐数为1，所以char在a的后面紧跟着存放，此时一共占据了9个字节的空间。

结构体总大小为最大对齐数的整数倍，上面的最大对齐数的为4，所以结构体所占据的内存空间的字节数为4的整数倍，前面已经占据了9个字节，下一个4的整数倍的数为12，所以这个结构体占据的空间的字节数为12。

练习2

所以一个结构体S2所占的内存空间的字节数为8。

练习3

所以一个结构体S3所占的内存空间的字节数为16。

练习4

所以一个结构体S4所占内存空间的字节数为32

运行截图：

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。

结论

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。

//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。

1.7 修改默认对齐数

#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("%d\n", sizeof(struct S1));
	printf("%d\n", sizeof(struct S2));
	return 0;
}

结论： 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。

计算偏移量的函数----offsetof()

头文件<stddef.h>

如何理解偏移量呢？（举个例子） 

c1的偏移量为0，c2的偏移量为1,i的偏移量为4。

下面是代码举例：

#include<stdio.h>
#include<stddef.h>
struct S
{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};
int main()
{
	printf("%d ", offsetof(struct S, c1));
	printf("%d ", offsetof(struct S, c2));
	printf("%d ", offsetof(struct S, i));
	return 0;
}

运行截图：

1.8 结构体传参

结构体传参的时候最好传结构体指针，为什么？因为结构体大小一般比指针大小大得多，而且传指针能够在函数内进行修改，当然，如果不需要进行修改，也可对参数使用const进行修饰。