结构体

最新推荐文章于 2025-06-09 00:09:22 发布

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文章标签： c语言 c++

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本文介绍了C语言中结构体的声明、成员访问、初始化、内存对齐规则以及如何通过typedef简化类型定义。作者通过实例展示了如何计算结构体的内存大小，并强调了对齐和空间效率的重要性。

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同一种类型的数据的集合是数组，和数组不同，结构体是多种类型的数据的集合。结构数据类型可以把基本数据类型和派生类型结合起来，以描述复杂的事物。结构类型也是派生类型。下面我们就来学习结构体的相关内容。

结构体的声明

结构类型的声明从关键字struct开始，大括号内包含成员声明列表：

struct [结构体类型名] {成员声明列表} [变量名列表 ];

当我们描写一个图形的时候，需要描写屏幕上的点，我们需要用x，y描写，当只有一个点的时候还好，我们可以直接定义，如果多个点的时候，我们就需要使用结构体来定义。

struct coord
{
	int x;
	int y;
};

这样我们就声明了一个结构变量。它现在就和其他的数据类型一样，我们声明就行了，比如int a,double b, 现在就是 struct coord c了，前面的struct coord 是一个整体。

结构体的声明方式有两种：

struct coord
{
	int x;
	int y;
}first,second;


struct coord
{
	int x;
	int y;
};

struct coord first ,second;

第一种是直接声明在结构体的末尾，第二种是声明和变量定义放在源代码的不同区域。因为结构体的声明一般都在mian（）函数的前面，而变量定义一般都在mian（）函数的内部。

利用typedef为结构体类型定义一个名称，例如：

typedef struct coord Coord

这个时候Coord就是struct coord 的同义词，我们定义的时候只需要像这样就可以了 Coord first。

结构体变量的初始化也和前面的其他基本数据类型一样，Coord={0,0};

注意：结构体类型声明语句必须以分号结尾，可以放在函数内部，可以以放在函数外部，其作用域和变量的作用域类似。

访问结构体成员

在C语言中，使用结构成员运算符(.)来访问结构体成员。结构成员运算符也称为点运算符。因此通过first表示屏幕位置（20，50），可以这样写。

first.x=20;

first.y=50;

也可以和其他变量有一样，通过简单赋值表达式语句在相同类型的结构间相互赋值。

second=first；

这个时候，second表示的值和first一样。

我们尝试着用结构体的变量计算两点间的距离


struct coord
{
	int x;
	int y;
};

#include<stdio.h>
#include <math.h>
int mian()
{	
	struct coord first,second;
	double distance;
	printf("请输入第一个坐标：");
	scanf("%d %d", &first.x, &first.y);
	printf("请输入第二个坐标：");
	scanf("%d %d", &second.x, &second.y);
	int xDiff = first.x - second.x;
	int yDiff= first.y - second.y;
	distance = sqrt(xDiff * xDiff - yDiff * yDiff);
	printf("两点间的距离是%.2f", distance);
	return 0;
}

结构体成员的类型可以相同，也可以不同，结构体成员类型可以是基本数据类型，还可以是数组，指针和其他结构体。例如，当我们需要描述一个人的时候，需要说它的名字，性别，年龄。

可以给出如下声明：

struct person
{
	char name[20];
	char sex[5];
	int age;
};

可以定义结构体指针，通过指针访问结构体类型变量成员，使用 “->” 运算符，例如：

struct person me,*ptme;

ptme=&me;

下面是通过指针变量ptme用->对me进行访问的操作。

strcpy(ptme->name,"zhangsan");

ptme->age=18;

结构体变量的内存分配

结构变量的内存空间大小为所有成员空间大小之和，但需要考虑内存对齐问题。

内存地址对齐是计算机语言自动进行的，也是编译器所做的工作。但不意味着程序猿不需要做任何事情，因为如果能遵循某些规则，可以让编译器做的更好，并且节约内存。等下我们了解了结构体变量的内存是怎样储存的时候你就能明白。

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中默认值为8

Linux中gcc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（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字数（含嵌套结构体中成员的对齐数）的整数倍。

struct s1
{
     char c1;
     int i;
     char c2;
};

你可以拿着笔计算以下 s1 的大小。

不知道你有没有算对，下面我们来讲解一下，结构体是如何在内存中储存的吧。

首先，第一条规则说了，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0的地址处，我们直接从0开始写下来，所以第一个char类型占据的是0这个位置的一个字节。对于int 如果你跟着从1开始向后计算的话就错了。我们再上去看看第二条，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，因为int是4 个字节，比vs默认的8的对齐数要小，所以我们要从4的整数倍开始计算，也就是从4开始算，前面的3个字节就浪费了。对于最后一个char ,由于它也比vs默认的8的对齐数要小，所以取小的，还是1，因为它是任何函数的整数倍，所以它可以直接跟再7的后面，好了，现在计算完了，从0~8，你是否会认为是9个字节，那又错了，我们需要去看看第3条：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，再char 和int 中，int的字节数为4，所以最大对齐数要是4的整数倍，但还要比9大，就是12。所以说最终的内存大小就是12。

同样的再来看看下一个。

struct s2
{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};
int main()
{
	printf("%d", sizeof(struct s2));
	return 0;
}

这一次是8了，不知道你有没有计算对。

首先还是从0开始，按照上面的规则，一步一步向下，因为char类型为1 所以它可以再任何内存的地方，至于int 只能从4开始向后数，然后再根据第三条，就可以计算出为8了。从上面这两个例子可以看到，同样是两个char的类型，一个int的类型，第二个结构体的内存大小比第一个内存大小小了4个字节，我们可以思考一下是什么原因。因为每个类型在计算的时候，都需要和自己的整数倍的地址数对齐，所以会导致有一部分的内存被浪费。所以当我们在声明结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，如何做到呢：让占用空间小的成员尽量集中在一起。

注意：如果说有嵌套的结构体，那就可以把嵌套的结构体看作一个数据类型，用同样的方式计算即可。

在必要的时候我们可以修改默认对齐数。#pragma这个预处理指令，可以改变编译器的默认对齐数。