C语言王国——深入自定义类型（结构体）

目录

一、引言

二、结构体

1. 结构体类型的声明

2. 结构体变量的创建和初始化

2.1 创建

2.2 初始化

2.3 typedef

2.4 特殊声明

2.5 自引用

3. 结构成员访问操作符

4. 结构体内存对齐

4.1 对齐规则

4.2 offsetof

 4.3 为什么存在内存对齐

5. 结构体传参

6. 结构体实现位段

6.1 定义

6.2 位段的内存分配

 6.3 跨平台问题

6.4 位段使用的注意事项

三、结论

一、引言

上回我们学完了数据在内存中的存储，那C语言中还有更多来自于我们程序员自己创造的类型——自定义类型，如结构体、联合体、枚举。而本章的深入自定义类型就由姜糖我来给大家讲讲结构体的相关知识。

二、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。

 与数组差不多，不过数组类型是相同的，结构体类型可以是不同的哦。

1. 结构体类型的声明

struct tag
{
     member-list;
}variable-list;

2. 结构体变量的创建和初始化

2.1 创建

 如我们定义一个人的结构体：

人： 姓名，年龄，性别

struct people    //人的结构体
{
    char name[5];//姓名
    int age;    //年龄
    char sex[3];//性别
};//与函数不同结尾要有分号

2.2 初始化

上面我们设置了一个人的结构体，那我们该如何初始化它呢？

比如：初始化一个人的结构体变量P1

姓名：姜糖

年龄：21

性别：男

struct people    //人的结构体
{
    char name[5];//姓名
    int age;    //年龄
    char sex[3];//性别
};//与函数不同结尾要有分号
int main()
{
    struct people P1={"姜糖"，21，"男"}：
    return 0;
}

2.3 typedef

有的人会说打struct people这个类型名称太麻烦了，有没有上面简单的方式代替呢？

答案肯定是有哒啦：

1.用typedef重新定义struct people类型变量为people。

struct people    //人的结构体
{
    char name[5];//姓名
    int age;    //年龄
    char sex[3];//性别
};//与函数不同结尾要有分号
typedef struct people people;

2.在定义 struct people类型变量时用typedef重新定义。

typedef struct people    
{
    char name[5];
    int age;    
    char sex[3];
} people;

2.4 特殊声明

加入我们只写用一次结构体那有没有更简单的方法呢？

那就是匿名结构体，则代码如下：

struct    
{
    char name[5];
    int age;    
    char sex[3];
} P1;

P1则为此结构体的变量名。（此定义结构体变量方式在正常情况下也可以使用）。

有人在定义完匿名结构体后，在后面又想使用他就会想出幺蛾子，如：

struct    
{
    char name[5];
    int age;    
    char sex[3];
}* P1;
int main()
{
    *P1=&S;
}

那么S是否就为原结构体呢？

答案是不可以。

警告：

• 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。
• 匿名的结构体类型，如果没有对结构体类型重命名的话，基本上只能使用⼀次。 

  2.5 自引用

  如果大家看过我的数据结构的文章，就会发现我在数据结构中定义数据就是用的结构体，那我接下来要跟大家分享的链表的数据结构中，一个数据不仅包含自身数据，也包含下一个数据，那么我们能这么写吗？

  struct Node
  {
      int data;
      struct Node next;
  }

  如果这么写，那么sizeof(struct Node)大小是多少呢?难道它要包含他自己本身的情况下再包含一个四字节的整形吗？

  所以是不行的。那我们该怎么办呢？

  还有一个方法就是结构体的指针也同样代表结构体而且大小为4/8字节。如下：

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

  ---

  3. 结构成员访问操作符

  正常用结构体变量.数据如：

  struct people    //人的结构体
  {
      char name[5];//姓名
      int age;    //年龄
      char sex[3];//性别
  };//与函数不同结尾要有分号
  int main()
  {
      struct people P1={"姜糖"，21，"男"};
      P1.name = "大牛"：
      P1.age = 22;
      p1.sex = "女";
      return 0;
  }

  而结构体指针用结构体指针->数据如： 

  struct people    //人的结构体
  {
      char name[5];//姓名
      int age;    //年龄
      char sex[3];//性别
  };//与函数不同结尾要有分号
  int main()
  {
      struct people* P1={"姜糖"，21，"男"};
      P1->name = "大牛"：
      P1->age = 22;
      p1->sex = "女";
      return 0;
  }

  ---

  4. 结构体内存对齐

  4.1 对齐规则

  1.结构体的第⼀个成员对齐到和结构体变量起始位置偏移量为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变量大小的较小值。 
  • VS 中默认的值为 8 
  • Linux中gcc没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小

    3.结构体总大小为最大对齐数（结构体中每个成员变量都有⼀个对齐数，所有对齐数中最⼤的）的 整数倍。

    4.如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体成员对齐到自己的成员中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气数（含嵌套结构体中成员的对气数）的整数倍。

    //vs为例子 默认对齐数8
    //练习1 
    struct S1
    {
        char c1; //对齐数为 1