一、结构体类型的声明
1.1 什么是结构体？
- 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。
- 结构体中可以包含各种类型的数据，用来描述一个复杂对象的各种属性!
1.2 结构的声明
// 名字可以自己指定
struct tag
{
member-list; // 可以有多个成员
}variable-list; // 全局变量
代码示例：
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。
代码示例：
// 匿名结构体类型
struct
{
int a;
char b;
float c;
} s = {0};
struct
{
int a;
char b;
float c;
}* ps;
int main()
{
* ps = &s; // error
return 0;
}
代码分析：
虽然结构体的成员一模一样，但是编译器会把 = 的两边当成完全不同的两个类型，所以是非法的。
匿名的结构体类型，如果没有对结构体类型重命名的话，基本上只能使用一次。
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？
比如，定义一个链表的节点：
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
代码分析：
上述代码是错误的，因为⼀个结构体中再包含⼀个同类型的结构体变量，这样结构体变量的大小就会无穷的大，是不合理的。
正确的自引用方式：
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
在结构体自引用的使用过程中，夹杂了typedef对匿名结构体类型重命名，也容易引入问题，下面这段代码可行吗？
typedef struct
{
int data;
Node* next;
}Node;
答案是不行的，因为Node是对前面的匿名结构体类型的重命名产生的，但是在匿名结构体内部提前使用Node类型来创建成员变量，这是不行的。
解决方案如下：定义结构体不要使用匿名结构体了
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
二、结构体变量的创建和初始化
2.1 结构体变量的创建
示例代码：
#include <stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
} s4, s5; // 全局变量
int main()
{
struct Stu s1, s2, s3; // 局部变量
return 0;
}
代码分析：
在上述代码片段中，变量创建可以是局部变量，也可以是全部变量。
2.2 结构体变量的初始化
示例代码：
#include <stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
} s3 = { "wangwu" , 23, 67.5f };
int main()
{
// 初始化方法一：
struct Stu s1 = { "zhangsan" , 18, 98.5f };
struct Stu s1 = { "lisi" , 20, 92.5f };
// 初始化方法二：
struct Stu s5 = {.age = 15, .name = "haha", .score = 60.5f}；
return 0;
}
代码分析：
在上述代码中，变量初始化的方法有两种。
- 按照结构体成员的顺序进行初始化，即：初始化的顺序要和结构体成员的顺序保持一致。
- 按照指定的顺序进行初始化，初始化的值前面要加 . 成员。
2.3 结构成员访问操作符
结构成员访问操作符有两个，一个是 . 一个是 ->
形式如下：
- 结构体变量 . 成员名
- 结构体指针 -> 成员变量名
代码示例：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct Stu
{
char name[15];//名字
int age; //年龄
};
void print_stu(struct Stu s)
{
printf("%s %d\n", s.name, s.age);
}
void set_stu(struct Stu* ps)
{
strcpy(ps->name, "李四");
ps->age = 28;
}
int main()
{
struct Stu s = { "张三", 20 };
print_stu(s);
set_stu(&s);
print_stu(s);
return 0;
}
三、结构体内存对齐
3.1 对齐规则
- 结构体的第⼀个成员对齐到相对结构体变量起始位置偏移量为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 该成员变量大小的较小值。- VS中默认的值为8
- Linux中没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小
- 结构体总大小为最大对齐数（结构体中每个成员变量都有⼀个对齐数，所有对齐数中最大的）的整数倍。
- 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体成员对齐到自己的成员中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（含嵌套结构体中成员的对齐数）的整数倍。
3.2 为什么存在内存对齐?
- 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。- 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。假设⼀个处理器总是从内存中取8个字节，则地址必须是8的倍数。如果我们能保证将所有的double类型的数据的地址都对齐成8的倍数，那么就可以用⼀个内存操作来读或者写值了。否则，我们可能需要执行两次内存访问，因为对象可能被分放在两个8字节内存块中。- 总体来说：结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
3.3 修改默认对齐数
-
#pragma 这个预处理指令，可以改变编译器的默认对齐数。
代码示例：
#include <stdio.h>
#pragma pack(1)//设置默认对⻬数为1
struct S
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对⻬数，还原为默认
int main()
{
//输出的结果是什么？
printf("%d\n", sizeof(struct S));
return 0;
}
结构体在对齐方式不合适的时候，我们可以自己更改默认对齐数。
四、结构体传参
代码示例：
#include <stdio.h>
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;
}
代码分析：
在上述代码中，print2 函数更好些，原因如下：
- 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。
