C语言：结构体（自定义类型）知识点（包括结构体内存对齐的热门知识点）

和黛玉学编程呀，大家一起努力呀.............

 

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结构体类型的声明

 回顾一下

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

 创建和初始化

我们知道，在C语言中，对于一些数据是必须初始化的，但是结构体怎么创建并且初始化呢？很简单，直接赋值上就好了

 

#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" };
printf("name: %s\n", s.name);
printf("age : %d\n", s.age);
printf("sex : %s\n", s.sex);
printf("id : %s\n", s.id);
//按照指定的顺序初始化
struct Stu s2 = { .age = 18, .name = "lisi", .id = "20230818002", .sex = "⼥
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;
}

结构体的特殊声明 ：

在声明结构体的时候可以不完全声明，也就是在struct后面不写东西，比如上面的把Stu去掉 

结构体的自引用 

  递归里面我们知道它用到了自己，那结构体可以包含一个类型为该结构本身的成员吗？ 

来看一下吧

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

结构体的内存对齐 

 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

 

看那么多不如找代码来练习一下就知道啦

 1.

struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));

在vs上默认值是8 

对于C1,从0开始，然后对于i，它对齐数是4 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。

然后就从4开始对齐，他是int类型，占4个字节，占到7，

对于C2,对齐数是1，占到8，这个时候大小为9，从0到8也就是9个格子啦，这是可能会判断错的，所以最好画图解决

但是由于对齐规则（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。），在这个结构体最大对齐数为4，整数倍并且比9大的也就是12啦

 

 

 

 

如果我把结构体里面的内容换一个位置呢，结果又会怎么样呢？

看代码：

struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));

我们再画图，c1从0 开始，c2的对齐数是1，从开始的一个字节，然后i的对齐数是4，从4开始4个字节，到7为止，现在大小是8，刚好是最大对齐数的整数倍，所以答案就是8

 

为什么要内存对齐呢

首先： 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

然后：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；

总之有那么一个说法，结构体对齐就是拿空间换取时间的做法

在设计结构体的时候，我们为了节省空间又满足对齐规则，所以尽量把占空间小的成员集中在一起，上面的两个例子已经可以说明啦

修改默认对齐数 

上面说到，在vs上默认对齐数是8，但是我不想对齐数是8应该怎么修改呢，#pragma 这个预处理指令，可以改变编译器的默认对⻬数。

#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() //取消设置的对⻬数，还原为默认
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S));
return 0;
}

 注意：结构体传参的时候，最好传的是地址，也就是需要使用到指针

结构体实现位段

什么是位段

1. 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int ，在C99中位段成员的类型也可以
选择其他类型。
2. 位段的成员名后边有⼀个冒号和⼀个数字。

这个位段是为了节省空间

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

 这个时候A就是一个位段类型

这个2,5,10,34是比特的意思，加起来是47比特， 然后8是两个整型，可以放下47比特

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 等类型?
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。

 跟结构相⽐，位段可以达到同样的效果，并且可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在

  位段使⽤的注意事项：

位段的⼏个成员共有同⼀个字节，这样有些成员的起始位置并不是某个字节的起始位置，那么这些位
置处是没有地址的。内存中每个字节分配⼀个地址，⼀个字节内部的bit位是没有地址的。?
所以不能对位段的成员使⽤&操作符，这样就不能使⽤scanf直接给位段的成员输⼊值，只能是先输⼊
放在⼀个变量中，然后赋值给位段的成员。

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然后就到这里啦，你能看到这里，你已经很厉害啦，希望这些知识对你有所帮助啦，干完C语言然后我们就需要学习数据结构啦，这篇也算是数据结构里面的内容哦