c语言-结构体

文章目录

• • 1. 结构体类型的声明
  • 2 . 结构体变量的创建和初始化
  • • (1)结构体变量的创建和初始化
    • (2)结构的特殊声明
    • （3）结构的自引用
    • （4）typedef和结构体
  • 3 . 结构成员访问操作符
  • 4. 结构体传参
  • 5. 结构体内存对齐
  • • （1）对齐规则
    • （2）为什么存在内存对齐?
    • （3）修改默认对齐数
  • 6. 结构体实现位段
  • • （1）什么是位段
    • （2）位段的内存分配
    • （3）位段的跨平台问题

结构体：结构体里面是⼀些值的集合，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 如：int、char、double等等
结构体关键字：struct

1. 结构体类型的声明

struct tag// -类型名 ——>struct tag 相当于int{//member - list;-成员变量};//variable - list;-结构体类型变量命名

如
要描述一个学生的信息

struct S{char name[20];//姓名charStu[20];//学号double grade; //成绩}zhangsan;//结构体类型变量名

2 . 结构体变量的创建和初始化

(1)结构体变量的创建和初始化

这里有三种不同的创建和初始化
我们通过代码来看看:

struct S{char name[20];//姓名charStu[20];//学号double grade; //成绩}s1 = {"zhangsan","20231314",99.9};//第一种（就是在创建结构体类型时创建变量）创建结构体变量和初始化int main() {//第二种创建结构体变量和初始化-与第一种的区别就是作用域不同struct S s2 = {"lisi","2023520",99.8};//第三种创建结构体变量和初始化-与第二种区别就是可以选择先初始化哪一种struct S s3 = { .Stu = "2023521",.name = "wangwu",.grade = 99.6 };return 0;}

(2)结构的特殊声明

在声明结构的时候，可以不完全的声明。
如：

//省略了类型名struct {double d;char c;int i;}x;//直接创建变量

那么我们来看看这种情况：

//省略了类型名struct{double d;char c;int i;} *p,x;//在上⾯代码的基础上，下⾯的代码合法吗？p = &x;

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。
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

（3）结构的自引用

如：我们来定义一个结构体，然后再在这个结构体中再定义一个该结构体变量
代码：

structS{struct S s1;//自引用char c;int i;};

.那么怎么样去计算该结构体大小捏？
是不是计算不了啊，所以这是设置是有问题

那么我们要怎么设置捏
我们可以通过指针的方式来实现

structS{struct S *s1;//用指针char c;int i;};

这样就可以通过地址来找到一样类型的结构体啦

（4）typedef和结构体

有时我们会用typedef来重命名结构体
那么如何用捏

//第一种typedef struct{ int data; Node* next;}Node;//这种是错误的用法//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。//第二种typedef struct Node{ int data; struct Node* next;}Node;//这种才是正确的重命名

3 . 结构成员访问操作符

结构体成员访问符有两个 ：分别是直接成员访问符 ** . **,和间接成员访问符 ->
如：

structS{int i;};int main() {structS s1 = { 4 };structS* s = &s1;//s1是结构体变量 i是成员名s是结构体指针变量i是成员名printf("s1.=%d s->i=%d", s1.i, s->i);return 0;}

我们来打印看看：

4. 结构体传参

和其他变量传参一样，结构体传参也是分为传值调用和传址调用
如：

structS{int i;};//传值调用void cc(structS s) {printf("s.i=%d\n", s.i);}//传址调用void CC(structS* s) {printf("s->i=%d\n", s->i);//第一种可以直接用 ->直接调用数据printf("(*s).i=%d\n", (*s).i);//第二种就是可以先解引用再使用直接访问符}int main() {structS s1 = { 4 };cc(s1);CC(&s1);return 0;}

运行结果：
、
那么传地址好呢还是传值好呢？
结构体传参的时候，要传结构体的地址
为什么呢
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。

5. 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
我们先来看一个题：

structS1{char a;int i;char b;};structS2{char a;char b;int i;};int main() {printf("structS1=%zd\n", sizeof(structS1));printf("structS2=%zd\n", sizeof(structS2));return 0;}

运行结果：

哎，明明两个结构体的内容一样啊，为什么会出现不同的结果呢？
这就涉及到结构体存储的规则了，当内容一样时，顺序不一样，结构体的大小也会改变

（1）对齐规则

1. 结构体的第⼀个成员对齐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 gcc 没有默认对齐数，对⻬数就是成员自身的大小

3. 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。
4. 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。

拿上面的题来画图演示一下吧
S1：

S2：

我们再来一道结构体嵌套的

structS1{char a;int i;char b;};struct S4{ char c1; struct S1 s1; double d;};printf("%d\n", sizeof(struct S4));

运行结果：

图解：

（2）为什么存在内存对齐” />

（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。

#include #pragma pack(1)//设置默认对⻬数为1struct S{ char c1; int i; char c2;};#pragma pack()//取消设置的对⻬数，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。

6. 结构体实现位段

（1）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 ，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。

如：

struct A{//后面数字的单位是比特 int _a:2; int _b:5; int _c:10; int _d:30;};

（2）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。

例：

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}

图解：

（3）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，并且可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。

（4）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。

struct A{int _a : 2; int _b : 5; int _c : 10; int _d : 30;};int main(){ struct A sa = {0}; scanf("%d", &sa._b);//这是错误的//正确的⽰范 int b = 0; scanf("%d", &b); sa._b = b; return 0}

以上就是我的分享了，如果有什么错误，欢迎在评论区留言。
最后，谢谢大家的观看！