C语言：结构体详解

目录

一、结构体的声明

1.1结构体的声明

1.2结构体的特殊声明

1.2.1未定义变量的声明

1.2.2未定义标签的声明 

二、结构体的初始化

2.1按照结构体成员顺序初始化

2.2按照指定顺序初始化 

三、结构体的自引用

四、结构体的内存对齐

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一、结构体的声明

1.1结构体的声明

结构体（struct）是 C 语言中一种用户自定义的数据类型，它允许用户将不同类型的数据组合在一起，形成一个新的数据类型。结构体可以包含多个成员变量，每个成员变量可以是不同类型的数据，例如整数、浮点数、字符、数组、指针等。

在 C 语言中，定义结构体的语法如下:

struct 结构体名称 
{
    成员变量声明;
};

其中，结构体名称是结构体的名称，成员变量声明是结构体中包含的成员变量的声明。成员变量的声明类似于变量的声明，但是需要在变量名前面加上结构体名称和一个点号（.）。

例如，下面是一个简单的结构体定义：

struct student 
{
    int age;
    char name[20];
    float marks;
};

 在这个例子中，我们定义了一个名为 student 的结构体，它包含三个成员变量：age（表示学生的年龄）、name（表示学生的姓名，是一个长度为 20 的字符数组）和 marks（表示学生的成绩）。

1.2结构体的特殊声明

1.2.1未定义变量的声明

struct my_struct 
{
    int x;
    char y;
    float z;
};

上面的代码只声明了结构体的定义，但并没有定义结构体变量。 

1.2.2未定义标签的声明 

struct
{
 int a;
 char b;
 float c;
}a[20], *p;

上面的结构体在声明的时候省略掉了结构体标签 

二、结构体的初始化

2.1按照结构体成员顺序初始化

#include 
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 = { "胡桃", 16, "女", "202300160715" };
 printf("name: %s\n", s.name);
 printf("age : %d\n", s.age);
 printf("sex : %s\n", s.sex);
 printf("id : %s\n", s.id);
 return 0; 
}

2.2按照指定顺序初始化 

#include 
struct Stu
{
 char name[20];//名字
 int age;//年龄
 char sex[5];//性别
 char id[20];//学号
};
int main()
{
 //按照指定的顺序初始化
 struct Stu s2 = { .age = 500, .name = "纳西妲", .id = "202305001027", .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; 
}

三、结构体的自引用

在 C 语言中，可以使用结构体的自引用来创建一个循环结构。例如，下面是一个简单的例子：

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

注： 在结构体的自引用中一定不能使用结构体的特殊声明，否则结构体会重复声明，导致代码错误。

四、结构体的内存对齐

在 C 语言中，结构体的内存对齐是指在内存中为结构体分配空间时，按照一定的规则将结构体的成员变量按照某种方式排列，以使每个成员变量的地址都是对齐的。这样做的目的是为了提高程序的运行效率，减少内存访问的开销。一般来说，编译器会按照以下原则进行内存对齐：

1. 结构体的每个成员都按照其类型的大小进行对齐。
2. 结构体的总大小必须是其最宽成员大小的整数倍。
3. 结构体的总体大小为最大对齐数（结构体中所以对齐数中最大的一个）的整数倍。
4. 如果嵌套了结构体的情况，结构体中成员对齐到所有成员中最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小计算所有最大对齐数的整数倍。

举个例子，假设我们定义了一个如下的结构体：

struct my_struct 
{
    int x;
    char y;
    short z;
};

在 x86 平台上，该结构体的内存对齐方式如下：

• 结构体的总大小为 8 字节（因为 int 和 short 都是 4 字节对齐，而 char 是 1 字节对齐）。
• 成员变量 x 的大小为 4 字节，因此它的地址是 4 字节对齐的。
• 成员变量 y 的大小为 1 字节，因此它的地址是 1 字节对齐的。
• 成员变量 z 的大小为 2 字节，因此它的地址必须是对齐结构体大小的最小值，即 8 字节对齐的。

因此，在内存中，该结构体的排列方式如下：

因为y是1个字节，z是2个字节在内存对齐中第6个字节被浪费了。