C语言笔记22 •结构体•

C语言结构体

1.结构体类型的声明

struct Stu

{

char name[ 20 ]; // 名字

int age; // 年龄

char sex[ 5 ]; // 性别

char id[ 20 ]; // 学号

};

2.结构体变量的创建和初始化

#include <stdio.h>

// 定义一个结构体类型 Point
struct Point {
    int x;
    int y;
};

int main() {
    // 创建并初始化结构体变量的几种方式
    
    // 1. 分别初始化每个成员
    struct Point p1;
    p1.x = 10;
    p1.y = 20;

    // 2. 声明的同时初始化
    struct Point p2 = {30, 40};

    // 3. 使用C99提供的指定成员初始化
    struct Point p3 = {.y = 50, .x = 60};

    // 打印结构体变量的值
    printf("Point p1: x = %d, y = %d\n", p1.x, p1.y);
    printf("Point p2: x = %d, y = %d\n", p2.x, p2.y);
    printf("Point p3: x = %d, y = %d\n", p3.x, p3.y);

    return 0;
}

#include <stdio.h>

struct Stu {
    char name[20];  // 名字
    int age;        // 年龄
    char sex[5];    // 性别
    char id[20];    // 学号
};

int main() {
    // 按照结构体成员的顺序初始化
    struct Stu s = { "张三", 20, "男", "20230818001" };

    // 打印结构体s的成员
    printf("name: %s\n", s.name);
    printf("age : %d\n", s.age);
    printf("sex : %s\n", s.sex);
    printf("id : %s\n", s.id);

    // 按照指定的成员初始化
    struct Stu s2 = { 
        .age = 18, 
        .name = "lisi", 
        .id = "20230818002", 
        .sex = "女" 
    };

    // 打印结构体s2的成员
    printf("name: %s\n", s2.name);
    printf("age : %d\n", s2.age);
    printf("sex : %s\n", s2.sex);
    printf("id : %s\n", s2.id);

    return 0;
}

//匿名结构体

struct

{

char name[ 20 ]; // 名字

int age; // 年龄

   char sex[ 5 ]; // 性别

   char id[ 20 ]; // 学号

}p;

//像这样的匿名结构体是不能多次使用，只能使用一次

struct

{

char name[ 20 ]; // 名字

int age; // 年龄

   char sex[ 5 ]; // 性别

   char id[ 20 ]; // 学号

}*pa; pa是匿名结构体指针变量

pa=&p；

//这样是不合法因为一个是结构体变量 p，另一个是结构体指针变量 pa。匿名结构体的这两个定义是独立的, 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。

3.结构体的⾃引⽤

struct Node

{

int data;

struct Node * next ;

};

如下图

4.结构体内存对齐

学习结构体的内存对齐，其实也是计算结构体的⼤⼩

结构体的对齐规则：

1. 结构体的第⼀个成员对⻬到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处

2. 其他成员变量要对⻬到某个数字（对⻬数）的整数倍的地址处。

对⻬数 = 编译器默认的⼀个对⻬数与该成员变量⼤⼩的较⼩值。

- VS 中默认的值为 8

- Linux中 gcc 没有默认对⻬数，对⻬数就是成员⾃⾝的⼤⼩

3. 结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数（结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数，所有对⻬数中最⼤的）的整数倍。

4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处，结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数（含嵌套结构体中成员的对⻬数）的整数倍。

举例：

//假设对齐数默认的值为 8

// #pragma 这个预处理指令，可以改变编译器的默认对⻬数。

// # pragma pack(1) // 设置默认对⻬数为 1

//# pragma pack() // 取消设置的对⻬数，还原为默认

struct data
{
  int a;
  char b;
  short c;
  short d;
}AA_t;

解释：

（1）a是整形占4个字节：4 8 按照对齐规则2,对齐数4和8的最小值就是 4，又因为a是第一个成员变量，就从偏移量为0开始。

（2）b是字符占1个字节：1 8 对齐数就是 1，此时b要从偏移量为多少处开始呢，就是找1的整数倍数，从a往下数就是4，4是1的整数倍数，因为b是字符占1个字节，只占一个就行。

（3）c是短整形short占2个字节：2 8 对齐数就是 2，此时c要从偏移量为多少处开始呢，就是找2的整数倍数，从b往下数就是5，5不是2的整数倍数，接着往下数也就是6了，因为c是短整形占2个字节，占两个就行。

（3）d是短整形short占2个字节：2 8 对齐数就是 2，此时d要从偏移量为多少处开始呢，就是找2的整数倍数，从c往下数就是8，8是2的整数倍数，因为d是短整形占2个字节，占两个就行。

此时此刻a、b、c、d已经占了 10个字节了，按照对齐规则3，结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数的整数倍。a、b、c、d中最大对齐数是4，那么结构体总⼤⼩为4的整数倍。显然10不是4的整数倍，就往下找到偏移量为11处占了12个字节，也正好为4的整数倍。所以结构体总⼤⼩为：12

struct data1
{
  int a;
  char b;
  short c;
  short d;

struct data e；
}AA;

结构体 struct data1在struct data的基础之上把struct data嵌套在 struct data1里，所以按照对齐规则4，就是嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处，struct data的最大对齐数是4，那偏移量就从12处开始，struct data大小为12个字节就到偏移量23处，此时此刻a、b、c、d、e所占字节为24，struct data1结构体大小为所有最⼤对⻬数（含嵌套结构体中成员的对⻬数）的整数倍，struct data1结构体的最⼤对⻬数为4，24是4的倍数，所以struct data1结构体大小为24

5.为什么结构体存在内存对⻬

（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⻬。原因在于，为了访问未对⻬的内存，处理器需要作两次内存访问；⽽对⻬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⻬成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。