1. 结构体
1.1 结构的基础知识
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 结构的声明
struct tag
{
member-list; //成员变量
}variable-list; //变量列表
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
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
// 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 ; 上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。
//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？ 不可以哈，因为会一直循环包括自己 如果可以，那 sizeof ( struct Node ) 是多少？ 正确的自引用方式： // 代码 2 struct Node { int data ; struct Node * next ; };
注意：
// 代码 3 typedef struct { int data ; Node * next ; } Node ; // 这样写代码，可行否？ 是不可以的哈 // 解决方案： typedef struct Node { int data ; struct Node * next ; } Node ;
1.5 结构体变量的定义和初始化
有了结构体类型，那如何定义变量，其实很简单。
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
我们已经掌握了结构体的基本使用了。
现在我们深入讨论一个问题：计算结构体的大小。
这也是一个特别热门的考点： 结构体内存对齐
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。
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。
// 练习 1 struct S1 { char c1 ; int i ; char c2 ; }; printf ( "%d\n" , sizeof ( struct S1 )); //12 // 练习 2 struct S2 { char c1 ; char c2 ; int i ; }; printf ( "%d\n" , sizeof ( struct S2 )); //8 // 练习 3 struct S3 { double d ; char c ; int i ; }; printf ( "%d\n" , sizeof ( struct S3 )); //16 // 练习 4- 结构体嵌套问题 struct S4 { char c1 ; struct S3 s3 ; //16 double d ; }; printf ( "%d\n" , sizeof ( struct S4 )); //32
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 ; }; //12 struct S2 { char c1 ; char c2 ; int i ; }; //8
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
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。
#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。
1.8 结构体传参
直接上代码： 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。
原因： 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。
