C语言结构体类型详解

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前言
总结

前言

结构体是一些值的集合，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。

1.结构的声明

struct tag
{
    
    
    member - list;//成员列表
}variable - list;//变量列表
//变量列表可以省略

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

2.特殊的声明

在声明结构的时候，可以不完全的声明。
比如：

//匿名结构体
struct
{
    
    
	int a;
	char b;
	float c;
}x;
struct
{
    
    
	int a;
	char b;
	float c;
}a[20], * p;
//上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。

//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &x;

警告：
虽然这两个匿名结构体的成员一样，但是编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型！所以是非法的。

3.结构的自引用

在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？

//代码1
struct Node
{
    
    
	int data;
	struct Node next;
};
//可行否？
//你会发现，这个结构体将会不知道自己有多大

正确的自引用方式：

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

我们再看一种错误的案例：

//代码3
typedef struct//typedf是类型重命名
{
    
    
	int data;
	Node* next;
}Node;
//这样写代码，可行否？
//不行，重命名都还没有结束，你已经都用了
//解决方案：
typedef struct Node
{
    
    
	int data;
	struct Node* next;
}Node;

4.结构体变量的定义和初始化

struct Stu//类型声明
{
    
    
	char name[15];//名字
	int age;      //年龄
};
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
struct Point p3 = {
    
     x, y };//初始化：定义变量的同时赋初值。
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

5.结构体内存对齐

我们已经掌握了结构体的基本使用了。
现在我们深入讨论一个问题：计算结构体的大小。

在这里插入图片描述
如何计算？
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。
图中所示的编译器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。

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。

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。

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

6.结构体传参

直接上代码：

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;
}

上面的 print1 和 print2 函数哪个好些？
答案是：首选print2函数。
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。

总结

以上就是今天要讲的结构体的内容，本文仅仅简单介绍了结构体类型及其注意事项，一起学习，一起进步，一起加油！！！