结构体的声明

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前言

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1、结构体的声明

1.1结构体的基本知识

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
{
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

1.3特殊的声明

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。

1.4结构体的自引用

在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？

/代码1
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
//可行否？

如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？

一个整型占四个字节，再次引用struct node又会有四个字节反复叠加，所以不可以

正确的自引用方式：

这里是引用
//代码2
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};

注意

typedef struct Node
{
int data;
Node* next;
}Node;
//这样写代码，可行否？
//解决方案：
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;

typedef 在生成之前内部调用是无效的

1.5结构体变量的定义和初始化

1.5.1常规初始化和打印

struct stu
{
	char name[20];
	int age[20];
	char id[20];
};
struct book
{
	char bookname[20];
	char author[20];
	int price;
	//struct stu s;
}sb3 = { "西游记","吴承恩",50 };

int main()
{
	struct book sb1 = { "红楼梦","曹雪芹",20};
	struct book sb2= { "红楼梦","曹雪芹",20 };
	printf("%s %s %d", sb2.bookname, sb2.author, sb2.price);
	/*struct stu ss1;
	struct stu ss2;*/
	return 0;
}

1.5.2结构体嵌套初始化

struct stu
{
	char name[20];
	int age;
	char id[20];
};
struct book
{
	char bookname[20];
	char author[20];
	int price;
	struct stu s;
}sb3 = { "西游记","吴承恩",50, {"李四",20,"123456"}};

int main()
{
	struct book sb1 = { "红楼梦","曹雪芹",20};
	struct book sb2= { "红楼梦","曹雪芹",20 };
	//printf("%s %s %d", sb2.bookname, sb2.author, sb2.price);
	printf("%s %s %d %s %d %s", sb3.bookname, sb3.author, sb3.price,sb3.s.name,sb3.s.age,sb3.s.id);
	/*struct stu ss1;
	struct stu ss2;*/
	return 0;
}

1.5.3不按顺序初始化

struct c
{
	char a;
	int b;
	float c;
};
int main()
{
	struct c a = { 'a',10,3.14f };
	printf("%c %d %f", a.a,a.b,a.c);
	struct c a2 = {.c=3.14f,.b=10,.a='a'};
	printf("%c %d %f", a2.a, a2.b, a2.c);
}

1.6结构体的内存对齐

1.6.1结构体对齐规则

//练习1
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));

对于初学者计算起来我们难免觉得是1 + 4 +1=6，可是事实是这样吗？

运行结果竟然是12，别急让我们先来了解一下结构体的对齐规则

如何计算？
首先得掌握结构体的对齐规则：

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
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。

1.6.2例题

1

c1占一个字节放在且是第一个，所以放在偏移量为0的地方，接下来int整形占用4个字节小于8，所以从偏移量为0像后遍历为四的倍数的偏移量，找到了4，然后占用四个字节，然后char类型占用1个字节，同理小于8，像后遍历放到8，上述三个元素最大对齐数为4，4的倍数大于9的最小值为12，但是我们现在只用了9个字节，因此向后占用3个，所以会输出12

2

struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));

这两道题我们就会发现，同样的元素占用字节不一样，所以有时候改变顺序也是节约内存的好方法
这道题就是1+1+2+4=8，恰好又是4的倍数
3

//练习3
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));

8+1+3+4=16 刚好是8的倍数

1.6.3结构体嵌套问题

struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));

1+7+16+8=32 恰好是8的整数倍

1.6.4为什么存在内存对齐?

大部分的参考资料都是如是说的

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。正如我们练习1和练习2

1.7 修改默认对齐数

#include 
#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()
{
	
	printf("%d\n", sizeof(struct S1));//输出结果12
	printf("%d\n", sizeof(struct S2));//输出结果为6
	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。

1.8 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。

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。

总结

加油 共勉