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前言：
我们知道c语言有很多内置类型如下，而对于复杂地事物，这些类型是无法进行描述的，所以c语言引入了自定义类型，让我们根据所需来设置类型：
继内存操作函数，本章来介绍
自定义类型之 结构体
本章重点
- 结构体
- 结构体类型的声明
- 结构的自引用
- 结构体变量的定义和初始化
- 结构体内存对齐
- 结构体传参
1、结构体的声明
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 //tag标签名，根据实际需求自定义
{
member-list;//成员变量
}variable-list;//创建结构体类型顺便创建的变量，也是struct tag类型的变量，是全局变量，可以不创建
示例：
struct Book//定义一本书 { char Book_name[20];//成员变量 char authar[20];//成员变量 int price;//成员变量 char id[15];//成员变量 }sb3, sb4; //sb3,sb4 也是struct Book类型的结构体变量 //是全局变量 //可以不创建
//描述一个学生 struct stu { char mame[20];//名字 int age;//年龄 char sex[5];//性别 char id[20];//学号 };//分号不能丢 int main() { struct Book sb1;//局部变量； struct Book sb2;//局部变量； struct stu ss1; struct stu ss2; return 0; }
1.3 特殊的声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
比如：
struct//这里没有定义名称 { char book_name[20]; char author[20]; int price; char id[15]; }sb1,sb2;//匿名结构体类型
匿名结构体类型如果没有定义名称，必须在结构体末尾进行声明，下面主函数main中的写法是错误的：
struct//这里没有定义名称 { char book_name[20]; char author[20]; int price; char id[15]; }sb1,sb2;//匿名结构体类型 int main() { struct sb3;//匿名结构体类型，必须使用上面的声明方式 struct sb4;//匿名结构体类型，必须使用上面的声明方式 return 0; }
那么，如果成员变量相同，两个匿名结构体的类型是否相同呢？
我们给出如下代码：
struct { char book_name[20]; char author[20]; int price; char id[15]; }sb1; struct { char book_name[20]; char author[20]; int price; char id[15]; }* ps;//*前是匿名结构体类型，加上*，就是匿名结构体类型的指针，ps是匿名结构体类型的指针变量 int main() { ps = &sb1;//如果能够赋值，说明这两个结构体类型是一样的 return 0; } //匿名结构体类型，虽然成员相同，但是编译器会认为他俩的类型是不一样的
运行结果：
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？
这里我们需要涉及数据结构中的链表，下面我们进行简单的介绍：
如果自引用时采取链式结构，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; };
这样的代码设计是否合理呢？
如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？
这里是无限套用的，无法确定结构体的大小
写法错误！！
正确的自引用方式：
//代码2 struct Node { int data; struct Node* next;//里边包含了一个同类型的结构体指针 }; int main() { struct Node n;//这里声明变量时必须写struct，如果不想写，可以使用typedef 将结构体整体重命名为其他的形式 如下面的代码3 return 0; }
结构体重命名
//代码3 typedef struct Node { int date; struct Node* next; }Node;//将结构体类型重新命名为Node，重命名之前不可以使用 int main() { Node n;//这里Node前的struct就可以不写了 return 0; }
对于是否使用重命名，我认为，尽量还是不要使用重命名，因为这并不会让你少写多少代码，不妨直接按标准来。当然，每个人的看法不同，可以根据自己的想法去选择。
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。
结构体变量的定义
struct Book { char book_name[20]; char author[20]; int price; char id[15]; struct Stu s; }p1;//声明类型的同时定义变量p1 struct Book p2; //定义结构体变量p2 int main() { struct Book p3;//定义结构体变量p3 return 0; }
结构体变量的初始化
有了结构体类型，那如何定义变量，其实很简单，这里我们在代码中可以更容易地理解：
struct Stu { char name[20]; int age; char id[12]; }p4 = {"张三",12,"123"};//声明类型的定义变量p1的同时初始化 struct Stu p2 = { "李四",14,"345" }; //初始化：定义变量的同时赋初值 struct Book { char book_name[20]; char author[20]; int price; char id[15]; struct Stu s; }p1 = { "童话","安徒生",88,"ats123",{"liting",30,"ba20220101"} }, p5;///结构体嵌套初始化 int main() { struct Book p3 = {"史记","小明",88,"hg0001"};//定义结构体变量 printf("%s %s %d %s %s %d %s\n", p1.book_name, p1.author, p1.price, p1.id, p1.s.name, p1.s.age, p1.s.id); return 0; }
注意：如果是整型，不需要加 " "
自定义 成员输入的顺序
struct S { char c; int a; float f; }; int main() { struct S s = {'w', 10, 3.14f}; printf("%c %d %f\n", s.c, s.a, s.f); struct S s2 = {.f = 3.14f, .c = 'w', .a = 10}; printf("%c %d %f\n", s2.c, s2.a, s2.f); return 0; }
通过代码和运行结果的对比，得出：
不一定按照默认的顺序输入，以上面S2的输入方式可以不按顺序输入。
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
下面代码的结果是什么呢？
struct S1 { char c1; int i; char c2; }; struct S2 { char c1; char c2; int i; }; int main() { struct S1 s1;//创建了结构体变量s1，在内存中开辟了空间 printf("%d\n", sizeof(struct S1)); printf("%d\n", sizeof(struct S2)); return 0; }
你的答案是否为6 6；
正确答案：
那到底是为什么呢？这里我们需要用到offsetof函数来进行深入理解
offsetof 宏 用于计算结构体成员相对于起始位置的偏移量
代码如下：
struct S1 { char c1; int i; char c2; }; struct S2 { char c1; char c2; int i; }; #include<stddef.h> int main() { printf("%d\n", offsetof(struct S1,c1)); printf("%d\n", offsetof(struct S1,i)); printf("%d\n", offsetof(struct S1, c2)); printf("%d\n", offsetof(struct S2, c1)); printf("%d\n", offsetof(struct S2, c2)); printf("%d\n", offsetof(struct S2, i)); return 0; }
得到的偏移量结果：
根据上面sizeof和offsetof的运行结果，我们知道，
结构体S1的大小为12个字节，而结构体S1中的变量c1，i，c2距离初始位置的偏移量分别为0，4，8;
结构体S2的大小为8个字节，而结构体S1中的变量c1，c2，i距离初始位置的偏移量分别为0, 1, 4;
根据这些内容和不同类型所占的字节数，我们可以画出S1,S2内存分布图如下：
根据上图我们发现，内存中并不是连续存放的，而且浪费了一部分空间，那产生这些的原因是什么呢？
这就是我们要探究的知识点了
考点
如何计算？
首先得掌握结构体的对齐规则：
- 结构体的第一个成员直接对齐到相对于结构体变量起始位置为0的偏移处。
- 其他成员变量要对齐到某个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
- 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。
- 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。
图解：
- 嵌套的结构体举例：
#include<stdio.h> #include<string.h> struct S3 { double d; char c; int i; }; struct S4 { char c1; struct S3 s3; double d; }; int main() { printf("%d\n", sizeof(struct S4)); return 0; }
- 图解代码：
看到这里，如果还是不懂的话，请反复参考图片看定义，也许是哪一小点没有注意到； - 为什么存在内存对齐?
大部分的参考资料都是这样说的：
- 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。比如，int类型必须在4的倍数的偏移量处读取； - 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。
上图结构体成员一样就是顺序不同，但所占空间的大小却不同
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。
上面我们有提到默认对齐数，那这个是否可以修改呢？
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));
struct S1结果为8之前我们已经介绍过了，这里我们介绍一下struct S2，通过前面的学习想必你已经看出来了，其实和没有设置对齐数是一样的结果为6。如下图：
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。
百度笔试题：
写一个宏，计算结构体中某变量相对于首地址的偏移，并给出说明
考察：offsetof宏的实现
注：这里还没介绍宏，可以放在介绍完宏后再实现。
1.8 结构体传参
直接上代码：
#include<stdio.h> struct S { int date[1000]; int num; }; void print1(struct S s) { printf("%d %d %d %d\n", s.date[0], s.date[1], s.date[2], s.num); } void print2(struct S* ps) { //printf("%d %d %d %d\n", (*ps).date[0], (*ps).date[1], (*ps).date[2], (*ps).num); printf("%d %d %d %d\n", ps->date[0], ps->date[1], ps->date[2], ps->num); } int main() { struct S ss = { {1,2,3,4,5},100 }; print1(ss); print2(&ss); 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。
当然，如果担心这样会更改原来的参数，可以将void print2(struct S* ps) 改为void print2( const struct S* ps)
结语：
这里我们关于自定义类型结构体的内容就介绍完了，
文章中某些内容我们之前有介绍，所以只是一笔带过，还请谅解。
希望以上内容对大家有所帮助👀，如有不足望指出🙏
加油！！
