结构体

结构体基本知识

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。

结构体的声明

struct tag
{
 member-list;
}variable-list;

例子描述学生

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

特殊的声明

在声明结构的时候，可以不完全的声明。

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;

上面两个结构体都省略了标签tag

//虽然两个结构体内容一样但是
p = &x;
//会报出警告

结构体自引用

在结构体包含结构体本身

//代码1
struct Node
{
 int data;
 struct Node next;
};
//不可行的
//如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？不可, 该结构体内存位置

正确的方法

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

结构体重命名:

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

结构体变量的定义和初始化

struct Point
{
 int x;
 int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1(全局变量)
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

结构体内存对齐

结构体大小计算

热门考点:结构体内存对齐

首先对齐规则:

第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。

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

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。

例题:

struct S3{ double d; char c; int i;};//16printf("%d\n", sizeof(struct S3));//16

分析:

首先偏移量为零时放置double占据8个字节

然后根据对齐数规定按从默认中抽取较小数char为1内存位置是1的整数倍.

int类型4所以对齐数为4内存位置也是4的整数倍找到12的位置开始放置int类型

结构体整体大小是最大对齐数的整数倍对于这道题是8所以大小为16.

(PS: 第一个元素大小也算进最大对齐数行列如上图再加个char类型时就到了8的三倍及24)

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。

总的来说

结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

修改默认对齐值

使用#pragma这个预处理指令

#pragma pack(4)即可将默认值改为4

#pragma pack()即可还原为默认

位段

位段是通过结构体实现

(吐槽:位段是很扣的以比特位作为单位)

什么是位段

位段的声明和结构是类似的，有两个不同：

1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。

2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

如

struct A{ int _a:2; int _b:5; int _c:10; int _d:30;};//8

int 是开辟空间的字节数4

:后的数字时变量所占比特位的多少

当第一个开辟空间够用是下一个不会开辟第二个空间

比如本题就只开辟了两个int的空间占8个字节. 32个比特位