结构体相关知识点总结

重点:

        结构体
        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
        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)

结构体

1 结构体的声明
 
1.1 结构的基础知识
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。
1.2 结构的声明
struct tag
{
 member-list;
}variable-list;

例如描述一个学生:  

struct Stu
{
 char name[20];//名字
 int age;//年龄
 char sex[5];//性别
 char id[20];//学号
}; //分号不能丢

 

1.3 特殊的声明
在声明结构的时候,可以不完全的声明。
比如:
//匿名结构体类型
struct
{
 int a;
 char b;
 float c;
}x;
struct
{
 int a;
 char b;
 float c;
}a[20], *p;
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?
// 在上面代码的基础上,下面的代码合法吗?
//在上面代码的基础上,下面的代码合法吗?
p = &x;
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。
1.4 结构的自引用
在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢?
//代码1
struct Node
{
 int data;
 struct Node next;
};
//可行否?
如果可以,那sizeof(struct Node)是多少?
正确的自引用方式:
//代码2
struct Node
{
 int data;
 struct Node* next;
};
注意:
//代码3
typedef struct
{
 int data;
 Node* next;
}Node;
//这样写代码,可行否?
//不行,因为Node定义在后面,不能还没定义就使用,还得加上struct
//解决方案:
typedef struct Node
{
 int data;
 struct Node* next;
}Node;
1.5 结构体变量的定义和初始化
有了结构体类型,那如何定义变量,其实很简单。
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
//初始化:定义变量的同时赋初值。
struct Point p3 = {x, y};
struct Stu        //类型声明
{
 char name[15];//名字
 int age;      //年龄
};
struct Stu s = {"zhangsan", 20};//初始化
struct Node
{
 int data;
 struct Point p;
 struct Node* next; 
}n1 = {10, {4,5}, NULL}; //结构体嵌套初始化
struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};//结构体嵌套初始化
1.6 结构体内存对齐
我们已经掌握了结构体的基本使用了。
现在我们深入讨论一个问题:计算结构体的大小。
这也是一个特别热门的考点: 结构体内存对齐
// 练习 1
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));    //12

// 练习 2
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));    //8

// 练习 3
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));    //16

// 练习 4- 结构体嵌套问题
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));    //32

考点
如何计算
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
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。
为什么存在内存对齐 ?
大部分的参考资料都是如是说的:
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
// 例如:
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
S1 S2 类型的成员一模一样,但是 S1 S2 所占空间的大小有了一些区别。
1.7 修改默认对齐数
之前我们见过了 #pragma 这个预处理指令,这里我们再次使用,可以改变我们的默认对齐数。
#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()//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()
{
   //输出的结果是什么?
   printf("%d\n", sizeof(struct S1));
   printf("%d\n", sizeof(struct S2));
   return 0;
}
结论:
结构在对齐方式不合适的时候,我么可以自己更改默认对齐数。

 

1.8 结构体传参
直接上代码:
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;
}
上面的 print1 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。
<think>好的,用户之前询问了C语言专升本的知识点,现在又特别要求详细的结构体知识点。我需要先回顾一下之前的回答,看看已经覆盖了哪些内容,然后决定需要扩展哪些部分。 用户之前的问题得到了一个结构化的回答,其中在第四部分数据结构与文件操作中提到了结构体的定义、成员访问和共用体。但现在用户希望更详细的信息,所以需要深入结构体的各个方面。 首先,我需要确定用户的需求。用户可能在备考专升本,需要结构体的详细内容,包括定义、使用、指针操作、数组、嵌套结构体、共用体比较,以及常见错误和应用场景。需要确保覆盖这些点,可能还需要示例代码来帮助理解。 用户可能对结构体的内存对齐、复杂用法如链表、与函数的交互等感兴趣。此外,用户可能容易混淆结构体和共用体,需要明确区分两者。还要注意易错点,比如忘记typedef导致重复写struct,或者内存管理问题。 接下来,我需要组织内容,分点详细说明结构体的每个知识点,使用示例代码说明,并指出常见错误。可能还需要比较结构体和数组、共用体的不同,强调结构体的优势。同时,提供备考建议,如重点练习哪些题型,如何应用结构体解决实际问题。 需要确保语言简洁明了,示例代码正确且易于理解。避免使用过于复杂的术语,但也要覆盖考试可能涉及的重点,比如位域、柔性数组等高级特性,虽然可能在考试中不常见,但提一下可以增强全面性。 最后,检查是否有遗漏的重要知识点,比如结构体的大小计算、对齐方式,或者动态内存分配与结构体的结合使用。确保回答既详细又符合用户的实际考试需求。以下是</think>关于C语言中**结构体(struct)**的详细知识点总结,包括定义、使用场景、注意事项及示例代码,适合系统学习和备考复习: --- ### **一、结构体的基本概念** 1. **为什么需要结构体?** - 当需要将**不同类型的数据**组合成一个整体时使用(如学生信息包含学号、姓名、成绩等)。 - 解决基本数据类型无法描述复杂对象的局限性。 2. **定义结构体** ```c // 定义结构体类型(不分配内存) struct Student { int id; // 学号 char name[20]; // 姓名 float score; // 成绩 }; ``` 3. **声明结构体变量** ```c // 方式1:先定义类型,再声明变量 struct Student stu1; // 方式2:定义类型的同时声明变量 struct Book { char title[50]; float price; } book1, book2; // 直接声明变量book1、book2 ``` --- ### **二、结构体的使用** 1. **成员访问** - 通过`.`运算符访问普通结构体变量成员: ```c strcpy(stu1.name, "Alice"); stu1.score = 90.5; ``` - 通过`->`运算符访问指针指向的结构体成员: ```c struct Student *p = &stu1; p->id = 1001; // 等价于 (*p).id = 1001 ``` 2. **结构体初始化** ```c // 声明时直接初始化 struct Student stu2 = {1002, "Bob", 85.0}; // 指定成员初始化(C99支持) struct Student stu3 = {.name = "Charlie", .score = 95.5}; ``` 3. **结构体数组** ```c struct Student class[3] = { {1001, "Alice", 90}, {1002, "Bob", 85}, {1003, "Charlie", 95} }; // 访问第二个学生的成绩 printf("Score: %.1f", class[1].score); // 输出85.0 ``` --- ### **三、结构体与指针** 1. **结构体指针的定义与使用** ```c struct Student stu; struct Student *p = &stu
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