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结构体详解

创作时间:

作者:

@小白创作中心

结构体详解

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/unlockjy/article/details/137019319

本章给大家详细介绍一下结构体的相关内容，结构体类型，定义和初始化，内存对齐等，让我们来了解一下吧

1.结构体的声明

结构：结构就是一些值的集合，这些值就是成员变量。

结构体的关键字struct

1.1一般的结构体声明

当我们想要描述一个学生，因为学生有很多的成员变量，比如姓名，年龄，这个时候我们就可以使用结构体来声明

struct student
{
    char name[20];//姓名
    int age;//年龄
    char sex[10];//性别
}s;

接下来给大家介绍一下：

1.2匿名结构体

struct
{
    char a[10];
    int b;
}x;

就是在结构体声明的时候省去结构体标签

1.3自引用结构体

结构体也是可以自己引用自己的

struct stu
{
    int n;
    struct stu* next;
};

这样结构体就可以自己对自己引用了

1.4结构体的定义的初始化

#include<stdio.h>
struct student
{
    char name[20];//姓名
    int age;//年龄
}s1 = { "xiaoming",15 };
int main()
{
    struct student s2 = { "dazheng",30 };
    return 0;
}

接下来让我们分析一下：

2.结构体成员访问

结构体成员访问有2种形式：

2.1结构体变量访问成员

通过操作符.进行访问，接受两个操作数

#include<stdio.h>
struct student
{
    char name[20];//姓名
    int age;//年龄
}s1 = { "xiaoming",15 };
int main()
{
    struct student s2 = { "dazheng",30 };
    printf("%d", s1.age);
    return 0;
}

s1.age就是访问s1当中的年龄成员

2.2结构体指针访问指向变量的成员

#include<stdio.h>
struct student
{
    char name[20];
    int age;
}s1 = { "xiaoming",15 };
void print(struct student* p)
{
    printf("%s %d\n", p->name, p->age);
}
int main()
{
    struct student s2 = { "dazheng",30 };
    print(&s2);
    return 0;
}

3.结构体的内存对齐

我们已经了解了结构体的基本使用，接下来让我们了解一下结构体的大小

这里就有一个考点：结构体对齐

3.1对齐规则

首先我们要知道结构体的对齐规则：

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对齐数的整数倍的地址处

对齐数就是编译器默认的一个对齐数与该成员的较小值，VS中默认为8

比如说int类型占4个字节，vs默认为8，其较小值就是4，所以对齐数就是4

3.结构体总大小为最大对齐数的整数倍

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，结构体的整体大小就是所有最大对齐数的整数倍

3.2列题理解

接下来让我们看一下例题进行理解

#include<stdio.h>
struct s1
{
    char c1;
    int i;
    char c2;
};
int main()
{
    printf("%d", sizeof(struct s1));
    return 0;
}

接下来给大家画图分析一下：

让我们看一下运行结果：

接下来我们看一下结构体的嵌套问题：

#include<stdio.h>
struct S3
{
    double d;
    char c;
    int i;
};
struct S4
{
    char c1;
    struct S3 s3;
    double d;
};
int main()
{
    printf("%d", sizeof(struct S4));
    return 0;
}

接下来给大家画图分析一下：

运行结果：

3.3内存对齐的原因

当我们了解了对齐规则来给大家讲解一下为什么会有内存对齐，用空间换时间

1.平台原因

我们使用的编译平台些许不同，不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的，是从固定的整数倍开始读取

2.性能原因

数据结构应该尽可能在自然边界对齐，为了访问未对齐的内存，处理器就需要访问两次，而访问对齐的内存，只需要一次访问，可以大大节省时间，结构体的内存对齐就是拿空间来换取时间的做法

注意：当我们设计结构体时，尽可能让占用空间小的成员集中在一起，这样既可以节省空间，也可以节省一定的时间

3.4修改默认对齐数

我们可以使用#pragma这个预处理指令

#pragma pack(1) //设置默认对齐数为1
#include<stdio.h>
struct s1
{
    char c1;  //1 1 1
    int i;	  //4 1 1
    char c2;  //1 1 1
};
int main()
{
    printf("%d", sizeof(struct s1));
    return 0;
}
#pragma pack()  //取消设置的默认对齐数

修改默认对齐数为1，内存就只占6个字节

当结构在对齐方式不太合适的时候，我们可以自己根据情况修改默认对齐数

4.位段

4.1位段的介绍

1.位段的成员必须是 int unsigned int signed int

2.位段的成员名后边有一个冒号和数字

struct a
{
    int a : 2;
    int b : 3;
};

4.2位段的内存分配

#include<stdio.h>
struct S
{
    char a : 3;
    char b : 4;
    char c : 5;
    char d : 6;
};
int main()
{
    struct S s = { 0 };
    s.a = 10;
    s.b = 12;
    s.c = 3;
    s.d = 4;
    printf("%d", sizeof(struct S ));
    return 0;
}

我们通过这段代码来理解一下位段在内存中如何储存

接下来画图给大家分析一下：

接下来我们再看一道例题

int main()
{
    unsigned char puc[4];
    struct tagPIM
    {
        unsigned char ucPim1;
        unsigned char ucData0 : 1;
        unsigned char ucData1 : 2;
        unsigned char ucData2 : 3;
    }*pstPimData;
    pstPimData = (struct tagPIM*)puc;
    memset(puc,0,4);
    pstPimData->ucPim1 = 2;
    pstPimData->ucData0 = 3;
    pstPimData->ucData1 = 4;
    pstPimData->ucData2 = 5;
    printf("%02x %02x %02x %02x\n",puc[0], puc[1], puc[2], puc[3]);
    return 0;
}

相信大家对位段的计算有了一定的了解