c语言：结构体详解

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，offsetof宏的使用，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）等知识

XXJ不会写代码

1022人浏览 · 2023-07-28 11:48:10

XXJ不会写代码 · 2023-07-28 11:48:10 发布

本篇文章带来结构体相关知识与结构体内存对齐的规则详细讲解！

如果您觉得文章不错，期待你的一键三连哦，你的鼓励是我创作的动力之源，让我们一起加油，一起奔跑，让我们顶峰相见！！！

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一.认识什么是结构体

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。

这里和数组进行区分，数组：是一组相同类型元素的集合；

二.结构体的声明

如：

tag 是结构体标签名，是可以自定义的；

member-list 是成员列表；

variable-list 是变量列表；

需要注意的是：后面的分号不能丢；

这里的：

struct Stu 是结构体类型;

char name[ 20] ， int age ，char sex[5] 都是成员变量；

S1, S2, S3 是结构体变量；

有两种方式创建结构体变量；

第一种：就是先进行结构体申明后，再创建结构体变量（是全局变量）如图左边;

第二种：在进行结构体申明是就直接在括号后面进行结构体创建（是局部变量）如图右边;

特殊的结构体申明

注意：匿名结构体类型（不完全的声明），创建结构体变量时，只能用上面的第二种方式；（如图）

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，上面代码中的 p=&S 时合法的吗？

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。

结构体类型重命名

如下代码：

上面代码：将结构体类型 struct Stu 重命名为Stu；

也可以将匿名结构体类型重命名，如下面代码：

因此创建结构体变量时，就可以直接用 Stu S1，S2，S3这种方式创建；

三.结构体的自引用

在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？

结构体中包含一个结构体（自身或则另一个结构体），需要用到结构体指针；

如下代码：

匿名结构体自引用时的常见错误：

四.结构体变量的初始化

注意:

不使用点操作符，只能按照声明时成员列表的顺序进行初始化，使用点操作符可以改变初始的顺序

结构体嵌套结构体的初始化和打印

结构体是用大括号括起来的，所以当一个结构体里面含另一个结构体时，里面的结构体也需要用大括号；

打印上面结构体里面的数据：例如打印Sn2的数据

五.结构体内存对齐(重中之重)

重点：

特别热门的考点：结构体内存对齐

考察方式：计算结构体的大小

例：

但是实际运行的结果是:

这是为什么呢？这就讲到结构体的对齐规则了；

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

Linux中没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小

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。

再将上述代码进行分析：

宏offsetof

1.是用来计算结构体成员相较于结构体起始位置的偏移量；

2.offsetof需要包含的头文件是:stddef.h

我们用这个宏来验证我们的分析：

运行的 结果和上面我们分析对照可以发现是一样的；

结构体嵌套结构体的例子

打印来验证我们的分析：

为什么存在内存对齐?

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；

修改默认对齐数

#pragma 这个预处理指令，可以改变我们的默认对齐数。

示例：

结论：

结构在对齐方式不合适的时候，我们可以自己更改默认对齐数。

五.结构体传参

结构体传参的时候，要传结构体的地址。

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。

本章完~

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