结构体和结构体的大小（内存对齐规则）

因为博主在学习结构体时，这一块的内容模模糊糊，所以整理了这么一篇博客总结一下，加深自己对结构体的理解，同时也希望能帮助到其他人。

1. 结构体的声明：

在C语言中，结构体(struct)指的是一种数据结构，是C语言中聚合数据类型(aggregate data type)的一类。结构体可以被声明为变量、指针或数组等，用以实现较复杂的数据结构。结构体同时也是一些元素的集合，这些元素称为结构体的成员(member)，且这些成员可以为不同的类型，成员一般用名字访问。

结构体的声明：

结构体的定义如下所示，
struct为结构体关键字，
tag为结构体的标志，
member-list为结构体成员列表，其必须列出其所有成员；
variable-list为此结构体声明的变量。

结构的成员可以是标量、数组、指针，甚至是其他结构体；即结构体也可以自引用。

 struct tag 
 {
 	member-list;//结构体成员列表
 }variable-list ;//注意： 最后的分号不能省略

举个例子：

typedef struct Stu
{
 char name[20];//名字
 int age;//年龄
 char sex[5];//性别
 char id[20];//学号
}Stu,*Stu;//学生变量或指针变量

特殊的声明

在声明结构体时，可以不完全声明；
比如：

//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;

上边两个结构体在声明时省略了结构体标志（tag），使用匿名结构体时代码会简洁一点。

2.结构体的定义和初始化

定义有两种方法：

1.声明类型的同时定义变量；
2.普通方式定义变量；

//声明类型的同时定义变量
struct Point
{
	 int x;
	 int y;
}p1; 

//普通方式定义变量
struct Point p2;

结构体的初始化

1.定义变量的同时赋初值；
2.结构体嵌套时的初始化；

struct Point
{
	 int x;
	 int y;
};
//1.定义变量的同时赋初值；
struct Point p3 = {1,2};

//2.结构体嵌套时的初始化；
struct Node
{
	int _data;
	struct Point _p;
}n1 = {0,{0,0}};
struct Node n2 = {1,{1,2}};

3. 结构体成员的访问

1.结构体变量访问成员：
结构变量的成员是通过点操作符（.）访问的。点操作符接受两个操作数；

2.结构体指针访问指向变量的成员：

//1.结构体变量访问成员
struct student
{
	char _name[20];
	int _age
}s1;
s1._age = 20;//访问变量s1的_age成员

//2.结构体指针访问指向变量的成员
struct student1
{
	char _name[20];
	int _age
}*s2;
(*s2)._age = 20;

4.结构体内存对齐（重点）

首先我们先举个例子，试着算一下结构体的大小；


//练习1
struct S1
{
	char _c1;
	int _i;
	char _c2;
};
printf("%d\n",sizeof(struct S1));

//练习2
struct S2
{
 char c1;
 char c2;
 int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));

//练习3
struct S3
{
 double d;
 char c;
 int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));

//练习4-结构体嵌套问题
struct S4
{
 char c1;
 struct S3 s3;
 double d;
};
printf("%d\n",sizeof(struct S4));

运行结果：

结果是不是和你想的不一样呢？接下来，就是求结构体大小的详细方法；

求结构体大小前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， Linux中的默认值为4
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。

示例图
编译器的的对齐数是可以改变的，修改的方式在后边的博客中介绍。

所以，在设计结构体时，为节省空间，应该让占用空间小的成员尽量集中在一起。

为什么存在内存对齐?

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。

总的来说，结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法；

Keep Running；