一、結構體的使用

1. 結構體聲明

struct Stu {        // struct 關鍵字 + 標簽(tag)char name[20];  // 成員變量int age;        // 成員類型可不同char sex[5];char id[20];
};                  // 分號不可省略

2. 變量創建與初始化

// 順序初始化
struct Stu s1 = {"張三", 20, "男", "20230818001"};// 指定成員初始化（C99+）
struct Stu s2 = {.age=18, .name="lisi", .id="20230818002", .sex="女"};

3. 特殊聲明與陷阱

· 匿名結構體（只能使用一次）：

struct { int a; char b; } x;  // 無標簽
struct { int a; char b; } *p;
p = &x;  // 錯誤！編譯器認為兩者類型不同

· 自引用正確方式：

struct Node {         // 錯誤：struct Node next;（無限遞歸）int data;struct Node* next; // 正確：使用指針
};

· typedef 陷阱：

typedef struct {      // 錯誤：內部提前使用Nodeint data;Node* next;      // ? 未定義
} Node;// 正確寫法
typedef struct Node {int data;struct Node* next;
} Node;

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二、內存對齊

1. 規則：

· 首成員偏移量 = 0
· 其他成員對齊數 = min(編譯器默認對齊數, 成員大小)
· VS默認對齊數 = 8，Linux gcc無默認值（對齊數=成員大小）
· 結構體總大小 = 最大對齊數的整數倍
· 嵌套結構體：嵌套的結構體成員對齊到自身內部最大對齊數的整數倍處，結構體的整體大小是所有元素中最大對齊數的整數倍

2. 示例分析：

struct S1 { char c1; int i; char c2; }; // 大小=12 (1+3填充+4+1+3填充)
struct S2 { char c1; char c2; int i; }; // 大小=8  (1+1+2填充+4)

節省空間技巧：將小成員集中放置（對比S1 vs S2）

3. 修改默認對齊數：

#pragma pack(1)      // 對齊數設為1（無填充）
struct S { char c1; int i; char c2; }; // 大小=6
#pragma pack()       // 恢復默認對齊數

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三、結構體傳參

· 傳地址優于傳結構體：

void print(struct S* ps) {  // ? 推薦：傳遞指針（4/8字節）printf("%d\n", ps->num);
}
void print(struct S s) {    // ? 避免：大結構體拷貝開銷大printf("%d\n", s.num);
}

原因：傳值導致拷貝開銷，降低性能。

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四、結構體實現位段

1. 定義

位：二進制位（比特位）

struct A {             // 位段聲明int _a:2;         // 占2比特int _b:5;         // 占5比特int _c:10;        // 占10比特int _d:30;        // 占30比特（不能超過自身大小，即<=32）
};                    // 總大小：8字節（2個int）

· 成員主要為整形

2. 內存分配

· 空間按需以4字節（int）或1字節（char）開辟
· 給定空間后，成員在字節內的分配順序由編譯器決定（從左向右/從右向左）
· 當剩余空間不夠存儲一個成員時，剩余空間是浪費與否也取決于編譯器

3. 應用場景

. 如_a中只需要存儲0、1、2、3數字，則_a只需要兩個比特位的空間，避免空間的浪費
· 網絡協議頭（如IP數據報）：
| 4位版本號 | 4位首部長度 | 8位服務類型 | 16位總長度 | ...
用位段精簡存儲（如4位版本號僅需半字節)

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4. 跨平臺問題：

· int位段符號不確定（signed/unsigned）
· 最大位數依賴機器（16位機最大16，32位機最大32）
· 剩余位處理方式不確定（舍棄或利用）

5. 注意事項：

struct A sa;
scanf("%d", &sa._b);  // ? 錯誤：位段成員無獨立地址
// 正確做法：
int b;
scanf("%d", &b);
sa._b = b;

關鍵總結

主題 要點
結構體聲明 分號不可省；避免匿名結構體自引用
內存對齊 掌握4條規則；通過成員排序節省空間；#pragma pack修改對齊數
傳參方式 首選傳地址（避免拷貝開銷）
位段 節省空間但不可移植；成員無地址；慎用于跨平臺程序
應用場景 協議封裝、硬件寄存器映射等空間敏感場景

注：位段內存分配示例（假設小端存儲）：

struct S { char a:3; char b:4; char c:5; char d:4; };
struct S s = {0};
s.a = 10; // 二進制: 010 (存儲低3位)
s.b = 12; // 二進制: 1100 (存儲后續4位)
// 內存布局: | 1100 010 | ???? ??? | ... |