自定义类型：结构体----初学者笔记
目录
1. 结构体类型的声明
1.1 结构体类型的简单介绍和声明
1.1.1 结构的声明
1.1.2 特殊的声明
1.1.3 结构的自引用
2. 结构体变量的创建和初始化
3. 结构成员访问操作符
4. 结构体内存对⻬
4.1 对齐规则
4.2 练习
4.2.1 练习1
4.2.2 练习2
4.3 为什么存在内存对⻬?
4.4 修改默认对齐数
5. 结构体传参
6. 结构体实现位段
6.1 什么是位段
6.2 位段的内存分配
6.3 位段的跨平台问题
6.4 位段使⽤的注意事项
1. 结构体类型的声明
1.1 结构体类型的简单介绍和声明
首先，结构体分为内置类型和自定义类型2种，我们今天介绍的就是自定义类型的结构体。
当内置类型不能满足需求的时候，我们就用自定义类型的结构体，例如：我们要描述一本书，不能只通过一个变量来描述，需要知道书的书名、作者、价格、类型等等
1.1.1 结构的声明
而这就需要自定义类型的结构体来实现，结构体里面包含了各种类型的数据，用来描述一个复杂对象的各种属性。
struct book
{
char name1[20];//作者名
char name2[20];//书名
int price;//价格
//......
};1.1.2 特殊的声明
我们有时候会看见这种匿名结构体类型
请看接下来的代码：
struct
{
char a;
int c;
float d;
}s = { 0 };
struct
{
char a;
int c;
float d;
}*ps;
int main()
{
ps = &s;
return 0;
}//在上⾯代码的基础上，下⾯的代码合法吗？
ps= &s;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。
1.1.3 结构的自引用
大家觉得下面的代码可以运行成功吗？
struct Node
{
int data;//存储数据--4个字节
struct Node next;//下一个节点的地址--->指针类型变量4or8个字节
};
int main()
{
struct Node n;
return 0;
}在给出答案之前，我们先来了解一下数据结构
我们发现不可以，这是为什么呢？
我们可以假想一下：房子里面要放下一个大小一样的房子和另外的东西，这是不可能的
方法：将一个数据结构分成2部分，一半存数据，一半存放下一个节点的地址，这样就可以存储结构体指针了，也就可以结构自引用了
struct Node
{
int data;//存储数据--4个字节
struct Node* next;//下一个节点的地址--->指针类型变量4or8个字节
};
int main()
{
struct Node n;
return 0;
}
这样问题就解决了
2. 结构体变量的创建和初始化
初始化很简单，请看代码
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
}s1,s2;//全局变量
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
}；
int main
{
struct Stu s1,s2,s3;//局部变量
return 0;
}3. 结构成员访问操作符
结构体访问成员有2种方法：
1.结构体变量.成员变量名
2.结构体指针—>成员变量名
请看代码：
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
}s1 = { "zhangsan",22,35.0f };
int main()
{
struct Stu s2 ={"lisi",19,88.5f };
struct Stu s3 = { "wangwu",39,76.0f };//按照顺序
struct Stu s4 = { .age = 33,.name = "xiaofang",.score = 38.5f };//不按顺序
printf("%s %d %lf\n", s1.name, s1.age, s1.score);
printf("%s %d %lf\n", s2.name, s2.age, s2.score);
struct Stu* ps = &s4;
printf("%s %d %lf\n", ps->name, ps->age, ps->score);
return 0;
}
4. 结构体内存对⻬
我们先看下面的代码，你觉得输出的是什么？
int main()
{
struct S1
{
char c1;//1个字节
int I;//4个字节
char c2;//1个字节
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
return 0;
}
结果和你想的一样吗？
为什么成员一样，顺序不一样，存放的数据类型和变量也一样，但是结果不一样呢？
为什么开辟的空间不一样？s1和s2到底是怎么分配内存空间的？这里就涉及到了内存对齐！！！
4.1 对齐规则
1. 结构体的第⼀个成员对⻬到相对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（不包括默认对齐数），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。
那我们来看看刚刚的s1和s2是怎么存储的
4.2 练习
4.2.1 练习1
struct S3
{
double d;//8个字节
char c;//1个字节
int I;//4个字节
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
4.2.2 练习2
struct S3
{
double d;//8个字节
char c;//1个字节
int I;//4个字节
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));
4.3 为什么存在内存对⻬?
简单来说：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：
//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。
4.4 修改默认对齐数
#pragma 这个预处理指令，可以改变编译器的默认对⻬数。
#include
#pragma pack(1)//设置默认对⻬数为1
struct S
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对⻬数，还原为默认 但是，我们一般设置成2的次方数，如果乱修改的话，可能适得其反
5. 结构体传参
结构体传参有2种方式，分别是传值调用和传址调用
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;
}
综合来看，还是传址调用比较好
6. 结构体实现位段
6.1 什么是位段
位段是基于结构体的，是可以节省空间的
位指的是二进制位
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。
使用举例：
struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
};
struct B
{
int _a;
int _b;
int _c;
int _d;
};
int main( )
{
printf("%d\n",sizeof(struct A));
printf("%d\n",sizeof(struct B));
return 0;
}
//空间是如何开辟的？后面的数字指的是变量所占的空间大小， 例如：2指的就是变量a占两个二进制位，
以此类推，总共要占到42个二进制位， 我们初步推测，struct A大概需要6个字节
但是通过运行我们发现，实际上需要占到8个字节，但是还是比第二种方法所占内存小
我们发现和猜测的不一样，这就得讲讲位段的内存空间是怎么分配的了
6.2 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。
我们以接下来的代码来分析一下：
struct S
{
char a:3;
char b:4;
char c:5;
char d:4;
};
int main()
{
struct S s = {0};
//s.a = 10;
//s.b = 12;
//s.c = 3;
//s.d = 4;
printf("%d\n",sizeof(struct S));
return 0;
}
先根据位段大小，开辟空间；再根据存储数据的二进制位读取相应空间位数，存放至内存空间（统一假设从右向左储存，剩余空位不够下一个使用就空着不使用），开辟新的内存空间
下面，我们看看完整代码的内存存储是怎么样的
struct S
{
char a:3;
char b:4;
char c:5;
char d:4;
};
int main()
{
struct S s = {0};
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;
printf("%d\n",sizeof(struct S));
return 0;
}为了方便观察，我们在内存中以16进制的形式查看
但是，这是为什么呢？
6.3 位段的跨平台问题
1. int 位段被当成有符号数还是⽆符号数是不确定的。
2. 位段中最⼤位的数⽬不能确定。（16位机器最⼤16，32位机器最⼤32，写成27，在16位机器会出问题。
3. 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。
4. 当⼀个结构包含两个位段，第⼆个位段成员⽐较⼤，⽆法容纳于第⼀个位段剩余的位时，是舍弃剩余的位还是利⽤，这是不确定的。
总结：
跟结构相⽐，位段可以达到同样的效果，并且可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。
6.4 位段使⽤的注意事项
内存中每个字节分配⼀个地址，⼀个字节内部的bit位是没有地址的。
所以不能对位段的成员使⽤&操作符，这样就不能使⽤scanf直接给位段的成员输⼊值，只能是先输⼊放在⼀个变量中，然后赋值给位段的成员。
struct A
{
int _a : 2;
int _b : 5;
int _c : 10;
int _d : 30;
};
int main()
{
struct A sa = {0};
scanf("%d", &sa._b);//这是错误的
//正确的⽰范
int b = 0;
scanf("%d", &b);
sa._b = b;
return 0;
}本次的分享到这里就结束了！！！
PS：小江目前只是个新手小白。欢迎大家在评论区讨论哦！有问题也可以讨论的！
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