【C语言】结构体与offsetof实现(上)

简介: 【C语言】结构体与offsetof实现

远看山有色,近听水无声。春去花还在,人来鸟不惊。 — 唐代·王维《画》

这篇博客我们会详细介绍结构体相关知识,干货满满。

结构体的声明🍀

一般来说结构体应该有成员列表和变量列表这两个基础的模式。

例如描述一个学生:

struct strudent
{
  char name[20];//名字
  int age;//年龄
  char sex[5];//性别
  char id[20];//学号
}; //分号不能丢

当然也不是只有这一种声明。

特殊的声明🐽

在声明结构的时候,可以不完全的声明。

比如:

//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;

这就是匿名结构体

但是如果是这样那么这两个结构体是一样的吗?

//在上面代码的基础上,下面的代码合法吗?
p = &x;

其实是不行的;

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。

结构体的自引用✳️

在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢?

struct Node
{
 int data;
 struct Node next;
};
//可行否?
//如果可以,那sizeof(struct Node)是多少?

当然是不可以,struct Node next永远都还有下一个struct Node next,这样怎么可以呢?

正确的自引用方式:

//代码2

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

注意:

typedef struct
{
 int data;
 Node* next;
}Node;
//这样写代码,可行否?

不行 首先这个匿名结构体,重定义为Node,但是重定义之前,就定义了Node*next,

这个不被允许的!

解决方案:

typedef struct Node
{
 int data;
 struct Node* next;
}Node;

还有数据结构中常见的写法

typedef struct Node
{
  int data;//数据
  struct Node* next;//指针
} Node, * pNode;
//pNode --> struct Node*

结构体变量的定义和初始化 🦑

定义和初始化:

struct P
{
  int a;
  int b;
}p;
struct P p1;//定义结构体变量p2
struct P p2 = { 1,2 };//初始化:定义变量的同时赋初值。
struct Stu        //类型声明
{
  char name[15];//名字
  int age;      //年龄
};
struct Stu s = { "zhangsan", 20 };//初始化
struct P
{
  int a;
  int b;
}p;//声明类型的同时定义变量p

还有结构体嵌套的情况。

struct book
{
  char name[20];
  int num;
  char id[20];
}b1 = {"C语言",20,"1234"};
struct Node
{
  struct book b;
  struct Node* next; //结构体嵌套
};
int main()
{
  printf("%s %d %s\n", b1.name, b1.num, b1.id);
  struct Node n = { {"Java", 20, "321"}, NULL };//结构体嵌套初始化
  return  0;
}

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

我们来看这两个结构体

struct S1
{
  char c1;
  int i;
  char c2;
};
struct S2
{
  char c1;
  char c2;
  int i;
};
int main()
{
  printf("%d\n", sizeof(struct S1));//12
  printf("%d\n", sizeof(struct S2));//8
  return 0;

为什么大小不一样呢?

这就要讲到结构体内存对齐

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

我们来看

这样一来S2也就很好解释了,

struct S2
{
  char c1;
  char c2;
  int i;
};

c1 0

c2 1

i 4-7

总大小刚好是8。

一般的我们已经知道了,现在来看看嵌套的
struct S3
{
 double d;
 char c;
 int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
struct S4
{
  char c1;
  struct S3 s3;
  double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));

struct S3的大小是16


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