自定义类型（一）：结构体

妖狐艹你老母 2021-09-07 06:20 405阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  1、结构体的基础知识
     *   *  （1）结构体
         *  （2）结构体的声明
         *  （3）特殊的结构体的声明
         *  （4）结构体成员变量的访问
     *  2、结构体的自引用
     *  2、计算结构体的大小
     *  3、修改默认对齐数
     *  4、结构体传参
     *  感谢阅读，如有错误请批评指正

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## 1、结构体的基础知识 ##

### （1）结构体 ###

结构体是一些值的集合，这些值称为结构体成员变量。结构体的每个成员可以是不同类型的变量。

### （2）结构体的声明 ###

代码如下（示例）：

struct tag//结构体的名称
    { 
    	member - list1;//内部可以定义多个不同类型的成员变量
    	member - list2;
    	member - list3;
    	//...
    };

例如用结构体描述一个学生的部分信息

代码如下（示例）：

struct student//用来描述学生的结构体
    { 
    	//定义成员变量
    	char name[10];
    	int age;
    	char telephone[20];
    	char address[50];
    }s1;//可以在这里直接创建变量
    //这个结构体类型的名称是struct student而不是student
    
    //通过struct student创建变量s2
    struct student s2 = { "zhang san", 18, "123456789", "shang hai"};
    //可以通过typedef来重新定义结构体的名称以简化代码
    typedef struct student student
    student s3;
    //以上s1, s2, s3的三种创建变量的方式都是合法的

### （3）特殊的结构体的声明 ###

代码如下（示例）：

//匿名结构体
    struct
    { 
    	int a;
    	char b;
    	float c; 
    }x;
    struct
    { 
     	int a;
     	char b;
     	float c; 
     }
     a[20], *p;

编译器会把这两种结构体类型当做完全不同的两种类型  
这种结构体的声明只能在此处直接定义变量，只能在这里使用

### （4）结构体成员变量的访问 ###

代码如下（示例）：

typedef struct birthday
    { 
    	int year;
    	int month;
    	int day;
    }birthday;
    
    typedef struct student
    { 
    	char name[10];
    	int age;
    	char telephone[20];
    	char address[50];
    	birthday b;
    }student;
    int main()
    { 
    	student s1 = {  "zhang san", 18, "123456789", "shang hai",
    					 {  2000, 1, 1 } };
    	//结构体变量访问成员变量用.操作符 
    	printf("name:%s age:%d telephone:%s address:%s\nbirthday:%d.%d.%d\n",
    		s1.name, s1.age, s1.telephone, s1.address, s1.b.year, s1.b.month, s1.b.day);
    	//结构体指针访问成员变量用->操作符
    	student* ps = &s1;
    	printf("name:%s age:%d telephone:%s address:%s\nbirthday:%d.%d.%d\n",
    		ps->name, ps->age, ps->telephone, ps->address, ps->b.year, ps->b.month, ps->b.day);
    	return 0;
    }

## 2、结构体的自引用 ##

不允许在结构体内部包含一个类型为该结构本身的成员。

如下面的代码是不合法的

struct student
    { 
    	char name[10];
    	int age;
    	char telephone[20];
    	char address[50];
    	struct student next;//不合法
    };

正确的自引用方式如下：

代码如下（示例）：

//可以在创建结构体时直接typedef
    typedef struct student
    { 
    	char name[10];
    	int age;
    	char telephone[20];
    	char address[50];
    	struct student* next;//通过指针找到下一个结构体变量
    	//注意虽然外面已经typedef，但是这里不能写成student
    }student;

允许在结构体内部包含一个其他类型的结构体

代码如下（示例）：

## 2、计算结构体的大小 ##

结构体作为自定义类型，它并不是和int，double等内置类型一样有固定的大小。下面介绍如何计算一个结构体类型的大小。

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对齐数的整数倍的地址处。  
其中对齐数 = 编译器默认的对齐数与该成员大小的较小值。  
（VS中默认的值为8，Linux中的默认值为4）  
（下面的例子中使用的是VS编译器）  
（3）结构体的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。

下面举几个计算结构体大小的例子

struct S1
    { 
    	char c1;
    	int i;
    	char c2;
    };

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MTk4MzYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center][]  
 计算struct s1的大小

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struct S2
    { 
    	double d;
    	char c;
    	int i;
    };

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MTk4MzYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
 计算struct s2的大小

由于结构体存在内存对齐，所以在设计结构体时就可以做到尽量节省空间

//例如：
    struct S1
    { 
    	char c1;
    	int i;
    	char c2;
     };
    struct S2
    { 
    	char c1;
    	char c2;
    	int i;
    };
    //S1、S2的成员变量相同，但S2所占的空间小

通过上面的计算过程不难发现，在内存对齐的过程中有时会有一些内存的浪费，那么结构体的对齐到底有什么意义呢？

大部分的参考资料都是如是说的：  
（1）平台原因：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，否则会出现硬件异常。  
（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。

## 3、修改默认对齐数 ##

可以通过预处理指令 \#pragma pack() 来修改默认对齐数

代码如下（示例）：

#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()
    { 
        printf("%d\n", sizeof(struct S1));//12
        printf("%d\n", sizeof(struct S2));//6
        return 0; 
    }

## 4、结构体传参 ##

函数传参的时候，参数需要压栈，会有时间和空间上的系统开销。

如果传递一个结构体对象，结构体过大，参数压栈的的系统开销比较大，会导致性能的下降。  
而如果传递一个结构体的地址，那么就只需要4个字节或8个字节（32位平台下为4个字节，64位平台下为8个字节）的开销。

在达到相同的目的的前提下消耗更少的空间，显然传递结构体的地址比较好。

代码如下（示例）：

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;
    }

## 感谢阅读，如有错误请批评指正 ##

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