C语言结构体

结构是一些值的集合，这些值成为成员变量。结构体的每个成员可以是不同类型的变量

结构体的声明

struct tag//结构体标签
{
	member-list;//成员列表
}variable//变量列表

比如：

struct Stu
{
	char name[20];//名字
	int age;//年龄
	char sex[5];//性别
	char id[20];//学号
};
strcut Stu s1;//全局
int main()
{
	struct Stu s2;//局部
	return 0;
}

在声明结构体的时候也可以不完全的声明（省略标签）

stuct
{
	char name[20];
	char id[20];
}ss;//用匿名结构体类型创建了变量ss，只能用一次
int main()
{
	return 0;
}

匿名结构体的成员如果一样，在编译器看来也是不同类型的结构体。其应用场景是只使用一次

结构体的自引用

在结构体中包含一个类型为该结构本身的成员

struct Node
{
	int data;
	struct Node *next;
}

typedef：类型重命名

typedef struct Node
{
 int data;
 struct Node* next; 
}Node;
//重命名struct Node为Node

结构体的定义和初始化

struct Point
{
	int x;
	int y;
}p1;//声明类型的同时定义变量p1  
struct Point p2;//定义结构体变量p2
struct Point p3 = {x, y};//定义变量的同时初始化
struct Stu//类型声明
{
	char name[15];
	int age;  
};
struct Stu s = {zhangsan, 20};//初始化
struct Node
{
	int data;
	struct Point p;
	struct Node *next;
}n1 = {10, {4, 5}, NULL};//结构体潜逃初始化
struct n2 = {20, {5, 6}, NULL};//结构体嵌套初始化

结构体的输入与输出

#include<stdio.h>
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	char sex[5];
	int id;
};
int main()
{
	struct Stu s1;
	struct Stu s2;
	struct Stu *ps = &s2;
	scanf("%s %d %s %d", s1.name, &(s1.age), s1.sex, &(s1.id));
	scanf("%s %d %s %d", (*ps).name, &((*ps).age), (*ps).sex, &((*ps).id));
	//.操作符：   结构体名 . 结构体成员
	printf("%s %d %s %d\n", s1.name, s1.age, s1.sex, s1.id);
	//->操作符：  结构体指针 -> 结构体成员
	printf("%s %d %s %d", ps->name, ps->age, ps->sex, ps->id);
	return 0;
}

结构体内存对折

#include<stdio.h>
struct S
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
struct SS
{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};
int main()
{
	struct S s1;
	struct SS s2;
	printf("%d\n", sizeof(s1));
	printf("%d\n", sizeof(s2));
	return 0;
}//打印的结果是：12	8

不难看出，S 和SS的成员类型无差异，但S 与 SS的大小却不同

结构体对齐规则：

• 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处
• 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））
• 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
• 结构体嵌套结构体的情况，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
• Linux环境下没有默认对齐数时，自身的大小就是对齐数
• 结构体的起始地址也是要对齐的
  以上述结构体S 、SS为例：
  

#include<stdio.h>
struct SSS
{
	double d;
	char c;
	int i;
};
struct SSSS
{
	char c1;
	struct SSS s3;
	double d;
};
int main()
{
	printf("%u\n", sizeof(struct SSSS));
	return 0;
}//打印的是32

内存对齐的存在

• 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，否则抛出硬件异常
• 性能原因：
• 数据结构（尤其是栈）应该尽可能的在自然边界上对齐。（访问未对齐的内存，处理器需要两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问）
• 总的来说，结构体的内存对齐是拿空间来换取时间
• 在设计结构体时，让占用空间小的成员尽量集中在一起，以便同时 满足对齐和节省空间

offset——宏

size_t offsetof( 结构体名, 结构体成员名);

计算结构体成员相对于起始位置的偏移量
使用需引头文件：<stddef.h>

#include<stdio.h>
#include<stddef.h>
struct S
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
struct SS
{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};
int main()
{
	printf("%u\n", offsetof(struct S, c1));
	printf("%u\n", offsetof(struct S, i));
	printf("%u\n", offsetof(struct S, c2));
	printf("%u\n", offsetof(struct SS, c1));
	printf("%u\n", offsetof(struct SS, c2));
	printf("%u\n", offsetof(struct SS, i));
	return 0;
}//打印的是：0	4	8	0	1	4

修改默认对齐数

#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()//还原默认对齐数
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S2
{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};
#pragma pack()//还原默认对齐数 
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct S1));
	printf("%d\n", sizeof(struct S2));
	return 0;
}

结构体传参

#include<stdio.h>
struct S
{
	int data[1000];
	int num;
};
struct S s = { {1, 2, 3, 4}, 1000 };
void Print1 (struct S s)
{
	printf("%d\n", s.num);
}
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;
}

Print2 相较于 Print1会好一些
函数传参时，参数是需要压栈，会有时间和空间上的系统开销
如果传递一个较大的结构体对象时，参数压栈的系统开销比较大，所以会导致性能的下降