本文重点
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
结构体实现位段（位段的填充&可移植性）
结构体
结构体的声明
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。
结构的声明
struct tag {
member-list;
}variable-list;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;上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。
那么问题来了？
//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。
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？
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？
//解决方案：
typedef struct Node {
int data;
struct Node* next;
}Node;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
//练习1
struct S1
char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
//练习2
struct S2 {
char c1;
char c2;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
//练习3
struct S3 {
double d;
char c;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
//练习4-结构体嵌套问题
struct S4 {
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));考点
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?
大部分的参考资料都是如是说的：
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。
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; };
struct S2 {
char c1;
char c2;
int i; };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。
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));
}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
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。
位段
结构体讲完就得讲讲结构体实现位段的能力。
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。
比如：
struct A {
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
};A就是一个位段类型。
那位段A的大小是多少？
printf("%d\n", sizeof(struct A));位段的内存分配
1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char（属于整形家族）类型
2. 位段的空间上是按照需要以4个字节（ int ）或者1个字节（ char）的方式来开辟的。
3. 位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。
//一个例子
struct S {
char a:3;
char b:4;
char c:5;
char d:4;
};
struct S s = {0};
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3; s.d = 4;
//空间是如何开辟的？ 
位段的跨平台问题
1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
2. 位段中最大位的数目不能确定。（16位机器最大16，32位机器最大32，写成27，在16位机 器会出问题。
3. 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。
4. 当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的位时，是 舍弃剩余的位还是利用，这是不确定的。
总结：
跟结构相比，位段可以达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。
位段的应用
