一.结构体

1.结构的基础知识

        结构是一些值得集合，这些值称为成员变量，结构得每个成员可以是不同类型的变量

2.结构体的声明

struct tag//结构体名称{member-list;//成员变量}variable-list;//全局变量

例：描述一个学生

struct Stu
{int age; //年龄char name[10];//名字
}//s1,s2,s3为全局变量;int main()
{
//s4,s5为局部变量struct Stu s4;struct Stu s5;return 0;
}

3.结构体的初始化

struct Stu
{int age;char name[10];
};int main()
{//pa为结构体的变量struct Stu pa = { 10,"lisi" };//对结构体进行初始化//pa.age,pa.name 为访问结构体的成员printf("%d %s", pa.age, pa.name);return 0;
}

结构体中含有指针怎么初始化

struct S
{char name[100];int* ptr;};int main()
{int a = 100;//用空指针变量来对结构体进行初始化struct S s = { "abcdef",NULL };return 0;
}

4.结构体的重命名

typedef 把struct Stu 直接变成student，以后要写结构体时，直接写student即可，不用再写struct Stu

typedef struct Stu
{int age;char name[10];
}student;//这里的student是结构体类型int main()
{//pa为结构体的变量student pa  = { 10,"lisi" };//pa.age,pa.name 为访问结构体的成员printf("%d %s", pa.age, pa.name);return 0;
}

5.结构体的自引用

结构体内部包含一个指向自身类型的指针，这叫做结构体的自引用

struct Node
{int data;//这是一个指向Node结构体的指针，用与指向下一节点struct Node* next;
};int main()
{struct Node n1;struct Node n2;//这行代码将n1的next指针指向n2的地址//从而n1与n2产生了联系n1.next = &n2;return 0;
}

6.结构体的嵌套

就是一个结构体中套了一个结构体

struct S
{int a;char c;
};
struct B
{float f;struct S s;
};int main()
{//结构体变量的初始化struct S s2 = { 100,'q' };//按照自己的顺序来初始化struct S s3 = { .c = 'r',.a = 2000 };//嵌套结构体的初始化struct B sb = { 3.14f,{10,'a'} };//打印嵌套结构体printf("%f %d %c", sb.f, sb.s.a, sb.s.c);//sb.s.a的意思是用结构体B的变量sb进入到B的结构体中来访问结构体的成员//.s就是进入到结构体S中，最后.c就是访问S中的结构体成员return 0;
}

7.结构体的内存对齐（计算结构体的大小）

 知识引入：

                     1.结构体的第一个成员永远放在偏移量为0的地址处

                     2.从第二个成员开始，以后的每个成员都要对齐到（某个对齐数）的最大整数倍

                       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.当成员全部存放进去时，结构体的总大小必须是所有成员对齐数

                      的最大对齐数的整数倍。

                     4.如果嵌套结构体，嵌套的结构体要对齐到自己成员最大对齐数的整数倍数，

                       整个结构体的大小必须是最大对齐数整数倍（包含嵌套的结构体成员对齐数）

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例：求下面代码结构体所占空间大小

看图理解👇

          答案是12个字节

使用offsetof计算偏移量

代码如下👇

//offsetof的头文件
#include<stddef.h>
struct S
{char c;int a;
};int main()
{//offsetof 可以用来算偏移量printf("%d\n", offsetof(struct S, c));//a是写在偏移量为4的地址处，因为是从0开始的，到4结束printf("%d\n", offsetof(struct S, a));return 0;
}

使用#pragma可以修改默认对齐数

include <stdio.h>#pragma pack(4)//设置默认对齐数为4struct S1{char c1;int i;char c2;};#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认

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为什么存在内存对折

1.平台原因

不是所有硬件平台上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，否则会抛出数据异常。

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。

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8.结构体的函数传参

1.当结构体是普通变量（非指针类型）时，使用.操作符来访问结构体中的成员

2.当结构体是通过指针来引用时，使用->操作符来访问结构体中的成员。

struct S
{
int data[1000];
int num;
};
//s为结构体变量
struct S s = { {1,2,3,4}, 1000 };
//结构体传参
void print1(struct S s)
{
// . 应用于结构体传参printf("%d\n", s.num);
}
//结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{//->应用于指针传参printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{print1(s);  //传结构体print2(&s); //传地址return 0;
}

我们如何从结构体传参和指针传参中选择

 函数传参的时候，参数需要压栈，会有时间和空间上的系统开销。

1.如果传递一个结构体对象的时候，结构体过大，参数压栈的系统开销比较大

，所以会导致性能下降。

2.如果使用指针的时候，参数压栈的系统开销比较小，性能会提升很多

总结：

结构体传参的时候，要传结构体的地址

9.位段

1.位段的成员必须是unsigned int 或 signed int

2.位段的成员后边必须有一个 ： 和 数字

//结构体内部是位段
struct A
{int _a : 2;//:后边的数字是bit（比特）int _b : 5;int _c : 10;int _d : 30;
};

位段的内存分配

1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char 类型

2. 位段的空间上是按照需要以4个字节（ char （属于整形家族）类型 int ）或者1个字节（ char ）的方式来开辟的。

3. 位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。

注意：这是在vs编译器下的位段分配方式！！👇

在VS编译器中，先开辟一个字节空间，如果不够用，则会继续开辟

分配到内存的比特位是从右向左进行使用的。位段中的成员在内存中从左向右分配。

分配的比特位不够用，直接浪费掉，直接开辟下一个字节空间

位段的跨平台问题

1.int位被当成有符号位，还是无符号位不确定

2.位段的最大数目不确定，在16位机器上是16，在32位机器上是32，在64位机器上是64，（如果位段是27，在16位机器上就不适用了）

3. 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。

4. 当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的位时，是 舍弃剩余的位还是利用，这是不确定的。

总结：

位段相对于结构体，可以节省很多空间，但是有跨平台问题出现

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