细讲C语言结构体（结构体内存对齐你懂了吗？）

结构体

• 结构体类型的声明
• 结构体自引用
• 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

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1. 结构体的声明
   结构体是一些值集合的，里面可以包括char，int，double等等的各种类型构成的一个新的类型，也就是说相当于自己基于C语言本身给出的类型自己把它组成一个集合。
   它的声明格式如下：

struct 类型名{
    
    
	元素1；
	元素2；
	.....
};

例如描述一个学生：

struct  stu
{
    
    
	char name[20];//名字
	int age;//年龄
	char ID[20];//学号
};

2. 结构体的自引用
   我们知道结构体里面可以包括char，int ，double等等类型，那么通过上面我们讲的结构体它也是一种类型。只不过是我们自己定义的一种类型，那么我们可以在结构体里面定义一个结构体吗？
   先说结果：不可以！！！
   话不多说我直接上机测试给大家看>

struct  stu
{
    
    
	char name[20];//名字
	int age;//年龄
	char ID[20];//学号
	struct stu next;
};

如果我们这样写我们用VS2019运行后的结果如下>

这里我们可以知道直接定义是不行的。
那么正确的自引用方式是下面这个>

struct  stu
{
    
    
	char name[20];//名字
	int age;//年龄
	char ID[20];//学号
	struct stu *next;
};

这里我们要自引用的话，需要在struct stu后加上“ * ”让它成为一个结构体指针，它的用法和解释涉及指针和链表知识这里不展开讲，感兴趣的小伙伴可以自行查找资料阅读或者看我下期。

3. 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  stu
{
    
    
	char name[20];//名字
	int age;//年龄
	char ID[20];//学号
}s1,s2;			//直接在结构体类型声明后直接定义

struct stu s1, s2;		//定义结构体
	struct stu s3 = {
    
     "张三",18,2022001 };//定义后直接初始化

	struct nau
	{
    
    
		int num;//号数
		char name[20];//名字
	} a1={
    
    18,"李四"};//直接在结构体类型声明后直接定义并初始化

	struct cmp
	{
    
    
		int i;
		struct nau;//结构体嵌套初始化
	}p1 = {
    
     1,{
    
    18,"丽子"} };

4. 结构体内存对齐
   基本了解结构体的内容之后，我们就要计算结构体的大小了。
   这也是一个特别热门的考点：
   那么我们直接上几道练习

#include<stdio.h>
struct s
{
    
    
	char i;
	char j;
	int a;
}s1;
struct c
{
    
    
	char b;
	int b1;
	char b2;
}s2;
int main()
{
    
    
	printf("%d\n", sizeof(s1));//大小是多少呢？ 
	printf("%d\n", sizeof(s2));//大小是多少呢？
	return 0;
}

我当初没学的时候是这样分析的：第一个和第二个都是有两个char类型占2个字节，然后一个int类型占4个字节，加起来就是6个字节嘛！！

然而结果真的是这样吗？
运行程序之后你会发现一个答案是8，一个是12；

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这样说的：

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。

简单来说就是用空间换取时间

那在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，我们要 让占用空间小的成员尽量集中在一起

就像上面两个结构体，我们尽量使用第一个比较省空间
感兴趣的小伙伴可以尝试做一下下面这些题（答案在下方）

struct S3
{
    
    
 double d;	//练习1
 char c;
 int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));

//练习2-结构体嵌套问题
struct S4
{
    
    
 char c1;
 struct S3 s3;
 double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));

答案：
上面s3的大小是16
s4的大小是32

5. 结构体传参

我上几期发布过一个结构体数组的运用，里面包括了结构体传参，这里就不展开讲了结构体数组的定义和使用

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