自定义类型详解—结构体

（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。）

结构体类型的声明

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

特殊的声明：即在声明结构的时候，可以不完全声明（省略结构体标签tag）

//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;

结构的自引用（正确的自引用最好加一个指针）

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

结构体变量的定义和初始化

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
//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

结构体内存对齐

主要是计算结构体的大小（热门考点）：
首先得掌握结构体的对齐规则：

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。
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。

//练习1
struct S1
{
    
               字节   默认值    较小值
	char c1; 1      8        1
	int i;   4      8        4
	char c2; 1      8        1
};
int main()
{
    
    
	printf("%d\n", sizeof(struct S1));
}

运行结果
在这里插入图片描述
注释：

为什么存在内存对齐?
大部分的参考资料都是如是说的：

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。
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。比特科技
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。
S1和S2类型的成员一模一样，但是S1和S2所占空间的大小有了一些区别。

结构体传参

举个例子：

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; 
}

print1 和 print2 函数中print2函数好的原因：
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。

结构体实现位段（位段的填充&可移植性）

什么是位段
位段的声明和结构是类似的，有两个不同：
1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
结构体实现位段的能力如下：
例子：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
struct A
{
    
    
	int _a : 2;
	int _b : 5;
	int _c : 10;
	int _d : 30;
};
int main()
{
    
    
	printf("%d\n", sizeof(struct A));
}

A就是一个位段类型。（1字节=8bit）
那位段A的大小是多少？8
运行结果
在这里插入图片描述
位段的内存分配

位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char （属于整形家族）类型
位段的空间上是按照需要以4个字节（ int ）或者1个字节（ char ）的方式来开辟的。
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。
位段的跨平台问题
int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
位段中最大位的数目不能确定。（16位机器最大16，32位机器最大32，写成27，在16位机
器会出问题。
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。
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。
跟结构相比，位段可以达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。

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