struct的小世界

最新推荐文章于 2024-03-01 11:46:15 发布

原创最新推荐文章于 2024-03-01 11:46:15 发布 · 235 阅读

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在实际问题中，一组数据往往具有不同的数据类型。例如，在学生登记表中，姓名应为字符型；学号可为整型或字符型；年龄应为整型；性别应为字符型；成绩可为整型或实型。显然不能用一个数组来存放这一组数据。因为数组中各元素的类型和长度都必须一致，以便于编译系统处理。为了解决这个问题，C语言中给出了另一种构造数据类型——“结构”。它相当于其它高级语言中的记录。

一、struct的定义

struct 结构名
{
//成员表列
};

成员表由若干个成员组成，每个成员都是该结构的一个组成部分。对每个成员也必须作类型说明，其形式为：

类型说明符成员名;

成员名的命名应符合标识符的书写规定。

例如：

struct stu
{
    int num;
    char name[20];
    char sex;
    float score;
};

在这个结构定义中，结构名为stu，该结构由4个成员组成。第一个成员为num，整型变量；第二个成员为name，字符型数组；第三个成员为sex，字符型变量；第四个成员为score，浮点型变量。应注意在括号后的分号是必不可少的。

值得一提的是，在C++中，struct的功能得到了强化，struct不仅可以添加成员变量，还可以添加成员函数，和class类似。

二、结构体的使用

在定义了一个结构类型后，可以定义该类型的变量。

struct stu
{
    int num;
    char name[20];
    char sex;
    float score;
}a[50]; //也可以将此变量不写，在main函数里定义，效果是相同的


int main()
{
    struct su a[50];
}

三、结构体的说明与对齐

结构定义之后，即可进行变量说明。凡说明为结构stu的变量都由上述4个成员组成。由此可见，结构是一种复杂的数据类型，是数目固定，类型不同的若干有序变量的集合。

请看下面的结构：

struct stu               
{
    int num;   
    char name[20];
    char sex; 
    float score;
};

对结构struct采用sizeof会出现什么结果呢？sizeof(struct)为多少呢？也许你会这样求：

sizeof(struct)=sizeof(int)+sizeof(char)*20+sizeof(char)+sizeof(float)=29

但是当在VS中测试上面结构的大小时，你会发现sizeof(MyStruct)为32。你知道为什么在VC中会得出这样一个结果吗？

其实，这是VC对变量存储的一个特殊处理。为了提高CPU的存储速度，VC对一些变量的起始地址做了“对齐”处理。在默认情况下，VC规定各成员变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量必须为该变量的类型所占用的字节数的倍数。下面列出常用类型的对齐方式。

类型对齐方式（变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量）

Char：偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数

int：偏移量必须为sizeof(int)即4的倍数

float：偏移量必须为sizeof(float)即4的倍数

double：偏移量必须为sizeof(double)即8的倍数

short：偏移量必须为sizeof(short)即2的倍数

默认的对齐方式

各成员变量在存放的时候根据在结构中出现的顺序依次申请空间，同时按照上面的对齐方式调整位置，空缺的字节VS会自动填充。同时VS为了确保结构的大小为结构的字节边界数（即该结构中占用最大空间的类型所占用的字节数）的倍数，所以在为最后一个成员变量申请空间后，还会根据需要自动填充空缺的字节。

下面例子具体说一下是如何对齐的！

#include <iostream>
using namespace std;
struct stu               
{
    int num;    //4
    char name[20];//20
    char sex;  //1+3
    float score;//4
};

int main()
{
	struct stu a;
	int n = sizeof(a); //32
	cout << n << endl;
}

结果如下：

为上面的结构分配空间的时候，VS根据成员出现的顺序和对齐方式：

1）先为第一个成员num分配空间，其起始地址跟结构的起始地址相同（刚好偏移量0刚好为sizeof(int)的倍数），该成员变量占用sizeof(int)=4个字节；

2）接下来为第二个成员name分配空间，这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为4，是sizeof(char)的倍数，所以把dda存放在偏移量为8的地方满足对齐方式，该成员变量占用sizeof(char)*20=20个字节；

3）接下来为第三个成员sex分配空间，这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为24，是sizeof(char)=1的倍数，该成员变量占sizeof(char)=1字节；

4）最后为第四个成员score分配空间，这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为25，不是sizeof(float)=4字节的倍数，为了满足对齐方式对偏移量的约束问题，VS自动填充3个字节（这三个字节没有放什么东西），这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为28，刚好是sizeof(int)=4的倍数，所以把type存放在偏移量为28的地方，该成员变量占用sizeof(float)=4个字节；

5）这时整个结构的成员变量已经都分配了空间，总的占用的空间大小为：4+20+1+3+4=32，刚好为结构的字节边界数（即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof(float)=4）的倍数，所以没有空缺的字节需要填充。所以整个结构的大小为：sizeof(struct)=32，其中有3个字节是VC自动填充的，没有放任何有意义的东西。

下面再举个例子：

#include <iostream>
using namespace std;
struct MyStruct
{
    char a; //1+7
    double b; //8
    int c; //4+4
};
int main()
{
	struct MyStruct d;
	int n = sizeof(d); //24
	cout << n << endl;
}

结果如下：