正文開始

1.結構體類型的聲明

前面我們在學習操作符的時候，已經學習了結構體的知識，這里稍微復習一下。

1.1 結構體回顧

結構是一些值的集合，這些值稱為成員變量。結構的每個成員可以是不同類型的變量。

1.1.1 結構的聲明

struct tag
{member-list;
}variable-list;

例如描述一個學生：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
struct Stu
{char name[20];//名字int age;//年齡char sex[5];//性別char id[20];//學號
};int main()
{//按照結構體成員的初始化struct Stu s = { "張三", 20, "男", "20230818001" };printf("name:%s\n", s.name);printf("age:%d\n", s.age);printf("sex:%s\n", s.sex);printf("id:%s\n", s.id);//按照指定的順序初始化struct Stu s2 = { .age = 18, .name = "lisi", .id = "20230818002", .sex = "女" };printf("name:%s\n", s2.name);printf("age:%d\n", s2.age);printf("id:%s\n", s2.id);printf("sex:%s\n", s2.sex);return 0;
}

特殊的結構聲明

在聲明結構的時候，可以不完全的聲明。比如：

//匿名結構體類型
struct
{int a;char b;float c;
}x;
struct
{int a;char b;float c;
}a[20], *p;

上?的兩個結構在聲明的時候省略掉了結構體標簽（tag）。那么問題來了？

//在上?代碼的基礎上，下?的代碼合法嗎？
p = &x;

警告：
編譯器會把上?的兩個聲明當成完全不同的兩個類型，所以是?法的。匿名的結構體類型，如果沒有對結構體類型重命名的話，基本上只能使??次。

1.3 結構的?引?

在結構中包含?個類型為該結構本?的成員是否可以呢？
?如，定義?個鏈表的節點：

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

上述代碼正確嗎？如果正確，那 sizeof(struct Node) 是多少？
仔細分析，其實是不?的，因為?個結構體中再包含?個同類型的結構體變量，這樣結構體變量的??就會?窮的?，是不合理的。正確的?引??式：

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

在結構體?引?使?的過程中，夾雜了 typedef 對匿名結構體類型重命名，也容易引?問題，看看下?的代碼，可?嗎？

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

答案是不?的，因為Node是對前?的匿名結構體類型的重命名產?的，但是在匿名結構體內部提前使?Node類型來創建成員變量，這是不?的。
解決?案如下：定義結構體不要使?匿名結構體了

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

2. 結構體內存的對齊

我們已經掌握了結構體的基本使?了。
現在我們深?討論?個問題：計算結構體的??。
這也是?個特別熱?的考點： 結構體內存對?
2.1 對?規則
?先得掌握結構體的對?規則：

1. 結構體的第?個成員對?到和結構體變量起始位置偏移量為0的地址處
2. 其他成員變量要對?到某個數字（對?數）的整數倍的地址處。
   對?數 = 編譯器默認的?個對?數 與 該成員變量??的較?值。

• VS 中默認的值為 8
• Linux中 gcc 沒有默認對?數，對?數就是成員??的??

3. 結構體總??為最?對?數（結構體中每個成員變量都有?個對?數，所有對?數中最?的）的
   整數倍。
4. 如果嵌套了結構體的情況，嵌套的結構體成員對?到??的成員中最?對?數的整數倍處，結構
   體的整體??就是所有最?對?數（含嵌套結構體中成員的對?數）的整數倍。

//練習1
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
//練習2
struct S2
{char c1;char c2;int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
//練習3
struct S3
{double d;char c;int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
//練習4-結構體嵌套問題
struct S4
{char c1;struct S3 s3;double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));

2.2 為什么存在內存對??

?部分的參考資料都是這樣說的：
1. 平臺原因 (移植原因)：
不是所有的硬件平臺都能訪問任意地址上的任意數據的；某些硬件平臺只能在某些地址處取某些特定類型的數據，否則拋出硬件異常。
2. 性能原因：
數據結構(尤其是棧)應該盡可能地在?然邊界上對?。原因在于，為了訪問未對?的內存，處理器需要作兩次內存訪問；?對?的內存訪問僅需要?次訪問。假設?個處理器總是從內存中取8個字節，則地址必須是8的倍數。如果我們能保證將所有的double類型的數據的地址都對?成8的倍數，那么就可以
??個內存操作來讀或者寫值了。否則，我們可能需要執?兩次內存訪問，因為對象可能被分放在兩個8字節內存塊中。
總體來說：結構體的內存對?是拿空間來換取時間的做法。
那在設計結構體的時候，我們既要滿?對?，?要節省空間，如何做到：
讓占?空間?的成員盡量集中在?起

//例如：
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};struct S2
{char c1;char c2;int i;
};

S1 和 S2 類型的成員?模?樣，但是 S1 和 S2 所占空間的??有了?些區別。

2.3 修改默認對?數

#pragma 這個預處理指令，可以改變編譯器的默認對?數。

#include <stdio.h>
#pragma pack(1)//設置默認對?數為1
struct S
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消設置的對?數，還原為默認
int main()
{//輸出的結果是什么？printf("%d\n", sizeof(struct S));return 0;
}

結構體在對??式不合適的時候，我們可以??更改默認對齊數。

3. 結構體傳參

struct S
{int data[1000];int num;
};
struct S s = {{1,2,3,4}, 1000};
//結構體傳參
void print1(struct S s)
{printf("%d\n", s.num);
}
//結構體地址傳參
void print2(struct S* ps)
{printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{print1(s); //傳結構體print2(&s); //傳地址return 0;
}

上?的 print1 和 print2 函數哪個好些？
答案是：?選print2函數。
原因：函數傳參的時候，參數是需要壓棧，會有時間和空間上的系統開銷。
如果傳遞?個結構體對象的時候，結構體過?，參數壓棧的的系統開銷?較?，所以會導致性能的下降。
結論：結構體傳參的時候，要傳結構體的地址。

4. 結構體實現位段

結構體講完就得講講結構體實現 位段 的能?。

4.1 什么是位段

位段的聲明和結構是類似的，有兩個不同：

1. 位段的成員必須是 int、unsigned int 或signed int ，在C99中位段成員的類型也可以選擇其他類型。
2. 位段的成員名后邊有?個冒號和?個數字。
   ?如：

struct A
{int _a:2;int _b:5;int _c:10;int _d:30;
};

A就是?個位段類型。
那位段A所占內存的??是多少？

printf("%d\n", sizeof(struct A));

4.2 位段的內存分配

1. 位段的成員可以是 int unsigned int signed int 或者是 char 等類型
2. 位段的空間上是按照需要以4個字節（ int ）或者1個字節（ char ）的?式來開辟的。
3. 位段涉及很多不確定因素，位段是不跨平臺的，注重可移植的程序應該避免使?位段。

//?個例?
struct S
{char a:3;char b:4;char c:5;char d:4;
};
struct S s = {0};
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;
//空間是如何開辟的？

4.3 位段的跨平臺問題

1. int 位段被當成有符號數還是?符號數是不確定的。
2. 位段中最?位的數?不能確定。（16位機器最?16，32位機器最?32，寫成27，在16位機器會出問題。
3. 位段中的成員在內存中從左向右分配，還是從右向左分配標準尚未定義。
4. 當?個結構包含兩個位段，第?個位段成員?較?，?法容納于第?個位段剩余的位時，是舍棄剩余的位還是利?，這是不確定的。

總結：
跟結構相?，位段可以達到同樣的效果，并且可以很好的節省空間，但是有跨平臺的問題存在。
4.4 位段的應?
下圖是?絡協議中，IP數據報的格式，我們可以看到其中很多的屬性只需要?個bit位就能描述，這?使?位段，能夠實現想要的效果，也節省了空間，這樣?絡傳輸的數據報??也會較??些，對?絡的暢通是有幫助的。

4.5 位段使?的注意事項

位段的?個成員共有同?個字節，這樣有些成員的起始位置并不是某個字節的起始位置，那么這些位置處是沒有地址的。內存中每個字節分配?個地址，?個字節內部的bit位是沒有地址的。所以不能對位段的成員使?&操作符，這樣就不能使?scanf直接給位段的成員輸?值，只能是先輸?放在?個變量中，然后賦值給位段的成員。

struct A
{int _a : 2;int _b : 5;int _c : 10;int _d : 30;
};
int main()
{struct A sa = {0};scanf("%d", &sa._b);//這是錯誤的//正確的?范int b = 0;scanf("%d", &b);sa._b = b;return 0;
}

完。