C语言进阶——自定义类型详解（上）——结构体详解
目录
一、结构体定义
二、结构体类型的声明
1、结构声明
2、特殊声明
三、结构的自引用
四、结构体变量的定义和初始化
（1）、定义全局变量和初始化：
（2）、定义局部变量并初始化：
（3）、结构体嵌套：
五、结构体内存对齐
1、例题
2、内存对齐存在原因
3、修改默认对齐
六、结构体传参
一、结构体定义
定义：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。
二、结构体类型的声明
1、结构声明
struct tag
{
member-list;
}variable-list;
例：定义一个Stu结构体：
struct Stu
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];//性别
char id[20];//学号
}; //注：此处分号不能丢，否则错误！！！2、特殊声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
例：此处省略了原本的结构体标签，是一个匿名结构体类型
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
} *p;上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签。
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;解：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。
三、结构的自引用
在结构中是否可以包含一个类型为该结构本身的成员呢？
(1)、正确方式：
struct Node
{
int data; //数据域
struct Node* next; //指针域
};(2)、错误方式
【1】：这种错误会陷入死循环，无法计算sizeof(struct Node)。
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};【2】：结构体自定义时未定义完，便在成员变量中进行使用。
typedef struct
{
int data;
Node* next;
}Node;修改后：
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;四、结构体变量的定义和初始化
（1）、定义全局变量和初始化：
struct Point
{
int x;
int y;
}p1 = {x, y}; //声明类型的同时定义变量p1并初始化
（2）、定义局部变量并初始化：
struct Stu //类型声明
{
char name[15];//名字
int age; //年龄
};
int main()
{
struct Stu s = {"zhangsan", 20};//初始化
}（3）、结构体嵌套：
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
五、结构体内存对齐
现在我们深入讨论一个问题：计算结构体的大小。
那么该如何计算？
首先得掌握结构体的对齐规则：
1. 第一个成员直接与结构体变量起始位置为0的偏移处对齐
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。
注：VS中默认的值为8；Linux：默认不设对齐数（对齐数是结构体成员自身的大小）。
3. 结构体总大小为最大对齐数的整数倍。注：每个结构体成员都有一个对齐数，其中最大的对齐数就是最大对齐数。
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、例题
//练习1
struct S1
{
char c1; // 1/8 1
int i; // 4/8 4
char c2; // 1/8 1
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1)); 
所以结构体s1的大小为12。
//练习2
struct S2
{
char c1; // 1/8 1
char c2; // 1/8 1
int i; // 4/8 4
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
所以结构体s2的大小为8。
//练习3
struct S3
{
double d; // 8/8 8
char c; // 1/8 1
int i; // 4/8 4
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3)); 
所以结构体s2的大小为16。
//练习4-结构体嵌套问题
struct S4
{
char c1; // 1/8 1
struct S3 s3; // 16/8 16
double d; // 8/8 8
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4))
所以结构体s2的大小为32。
2、内存对齐存在原因
（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，所以应该让占用空间小的成员尽量集中在一起。
例：S1和S2类型的成员一模一样，但是S2所占空间的小于S1
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};3、修改默认对齐
之前我们见过了 #pragma 这个预处理指令，这里我们再次使用，可以改变我们的默认对齐数。
#pragma pack(n) //设置默认对齐数为n。
#pragma pack() //取消设置的默认对齐数，还原为默认。
例：
#include
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
return 0;
} 
因为默认对齐数设置1，所以此处结构体S1大小为6。
注：结构在对齐方式不合适的时候，可以自己更改默认对齐数。
六、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;
}函数 print1() 相比于 print2() 更加合适。
原因：
1. 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。
2. 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。
*因此我们在使用结构体传参的时候，要传结构体的地址。
