0、结构体基础知识

1、结构体是一些值的集合，这些值被称为成员，它们的类型是可以不同的。（与数组相似，但数组元素的类型都是相同的）。用来描述由基本数据类型组成的复杂类型。

2、结构体也有全局的和局部的。

3、struct+标签是一种结构体类型，可以用typedef重命名，以省略struct的书写。

1、结构体不完全声明

匿名结构体类型（省略标签）。（只想使用一次）

写结构体类型时直接创建变量，之后只能使用变量，无法找不到匿名结构体类型。 

值得注意的是：

struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}a[20], *p;

尽管两个匿名结构体的成员完全相同，将其  p=&x 的操作仍然不行（类型不兼容）。编译器认为它们并不是一种类型，结论是匿名结构体仅能使用一次。

2、结构体的自引用

在链表中，一个节点既要存储一个数据，又要能够找到下一个节点。

因此我们可以将每个节点的类型设置为结构体类型。

当我们在这个结构体类型中包含下一个节点的结构体时，会导致结构体的大小无限增大，为避免这一错误，并且顺利找到下一节点，我们可以创建一个结构体指针，指向下一个节点。

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

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

注意：typedef重命名必须在一个类型已经完整定义后才能使用，否则将无法识别。

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

 {}中的struct不可省略。

3、结构体变量的定义和初始化

结构体变量的定义有局部和全局。

初始化时类似数组，使用{}，结构体内有其他结构体时，可以嵌套使用{}。

还可以乱序/不规则初始化，只需要 用   .找到相应成员，然后赋值即可。

struct Point
{
	int x;
	int y;
}p1 = {10, 20};

struct Point p2 = {0,0};

struct S
{
	int num;
	char ch;
	struct Point p;
	float d;
};

int main()
{
	struct Point p3 = {1,2};
	struct S s = { 100, 'w', {2,5}, 3.14f};
	struct S s2 = {.d=1.2f, .p.x=3,.p.y=5, .ch = 'q', .num=200};
	printf("%d %c %d %d %f\n", s.num, s.ch, s.p.x, s.p.y, s.d);
	printf("%d %c %d %d %f\n", s2.num, s2.ch, s2.p.x, s2.p.y, s2.d);
}

4、结构体重难点内存对齐

牺牲空间以换取时间、效率。

由于结构体存在内存对齐，我们在计算结构体大小时，不能简单的将其成员的类型所占大小简单的加和，而要考虑内存存储，以及CPU计算的知识。

结构体内存对齐规则：

1、结构体的第一个成员对齐到结构体在内存中存放位置的0偏移处。

2、对于之后的成员，每个成员都要对齐到一个对齐数的整数倍处。

这个对齐数是  成员自身大小和默认对齐数的较小值。

在VS环境下，默认对齐数是8，在Linux和gcc环境下无默认对齐数（为成员自身大小）

3、结构体的总大小为所有成员最大对齐数的整数倍

4、如果结构体中嵌套了结构体，要将嵌套的结构体对齐到它自己的成员中最大对齐数的整数倍处

第一个成员c1放在0偏移处（灰色部分）。 

i大小为4，默认对齐数为8，较小值为4，因此i对齐到4的倍数，从4开始存储（黄色部分）。

而蓝色部分123的空间会被浪费掉。（蓝色）

c2大小为1，因此对齐到1的倍数，即接着存放，放到8的位置（红色部分）。

此时结构体占用了9个字节。

所有成员的最大对齐数为4，结构体总大小为其整数倍，最后得到12byte

9-11的空间会被浪费掉（蓝色）

为观察成员在内存中的存储，我们可以用offsetof宏计算成员相对起始位置的偏移量。

 

简单记忆：先取小，再对齐存放，再取大，求总大小。 

结构体中包含一个结构体

内部的那个结构体，按照其成员中最大的对齐数 的整数倍来对齐。

最终结构体的总大小是所有对齐数中最大的那个的整数倍。

5、内存对齐的原因 

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。

总结：除移植性外，内存对齐是为了读取时尽量一次读取完整，或每次读取都是有效的数据，当CPU进行无数次访问时，就会有效地提高性能、效率，空间换取时间。

当然，当成员顺序没有更多要求时，为了不浪费过多空间，我们在对结构体成员顺序的涉及上，可以将占用内存较小的成员集中放在一起，相当于将这些小成员替换到那些浪费的空间中。

6、修改默认对齐数

前面我们知道，VS中默认对齐数是8。但是某些情况下，经过我们的计算，可以将其修改。

利用#pragma预处理指令。

#pragma()为取消默认对齐数，里面放多少，就把默认对齐数修改为多少。

修改为1后，每个成员都是连续存放（即没有对齐）。当然，这种操作后可能会产生移植性的问题，以及性能降低的问题，为了避免，需要我们程序员进行相应的计算（按需更改）。

7、结构体传参 

结构体成员一般较多，结构体占用的内存空间也较大。

传结构体时，用结构体接收。  形参接收后用.访问结构体的成员。

传结构体的地址时，用相应结构体的指针来接收。用->访问结构体的成员。

函数传参时，参数需要压栈，就会有时间和空间上的系统开销。当传递的结构体对象较大时，系统开销就较大，进而使得性能下降。

因此，结构体传参时尽量传递地址。