C语言-自定义类型-结构体（11.1）

news2024/11/24 9:30:18

思维导图：

1.结构体类型的基础知识

1.1结构体的声明

1.2特殊的声明

2.结构的自引用

3.结构体变量的定义和初始化

4.结构体内存对齐

4.1如何计算

4.2如何修改内对齐数

5.结构体传参

写在最后：

思维导图：

1.结构体类型的基础知识

什么是结构体？

结构体是一些值的集合，这些值称为成员变量，

结构体的每个成员可以是不同类型的变量。

1.1结构体的声明

结构体需要声明后才能使用。

例：

struct Stu//这就是一个结构体声明
{
	char name[10];
	int age;
};

1.2特殊的声明

例：

//匿名结构体类型
struct //声明时不写结构体名字
{
	char name[10];
	int age;
}x;//这种结构体只能使用一次

2.结构的自引用

结构体是可以自己引用自己的。

例：

typedef struct Node//typedef将struct Node重命名为Node
{
	int data;
	struct Node* next;
}Node;

int main()
{
	Node s1;
	Node s2;
	s1.next = &s2;
	return 0;
}

3.结构体变量的定义和初始化

想要使用结构体，就需要创建结构体变量。

例：

struct Stu
{
	char name[10];
	int age;
};

int main()
{
	struct Stu s1;//创建结构体变量s1
	              //这个是局部变量
	return 0;
}

结构体也可以创建全局变量：

例：

struct Stu
{
	char name[10];
	int age;
}s1, s2;//创建结构体全局变量s1和s2

int main()
{
	return 0;
}

4.结构体内存对齐

结构体的内存对齐是一个非常重要的知识点，

通过学习结构体内存对齐，我们能够计算出结构体的大小。

4.1如何计算

例：

#include <stdio.h>

struct S1
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};

struct S2
{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct S1));
	printf("%d\n", sizeof(struct S2));
	return 0;
}

输出：

输出：
12
8

这两个结构体的成员明明一模一样，只是换了个位置，

结构体的大小却完全不同了。

这就是结构体内对齐的结果。

结构体在内存中是这样存储的：

所以最后结构体占用了12个字节的内存空间。

同理：

所以最后结构体占用了8个字节的空间。

练习：

#include <stdio.h>

struct S3
{
	double d;
	char c;
	int i;
};

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct S3));
	return 0;
}

输出：

输出：16

练习2：

有关结构体嵌套的问题：

#include <stdio.h>

struct S3
{
	double d;//对齐数是8
	char c;
	int i;
};

struct S4
{
	char c1;
	struct S3 s3;//如果结构体嵌套，对齐数是嵌套的结构体的最大对齐数
	double d;                              //对于struct S3来说就是8
};

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct S4));
	return 0;
}

输出：

输出：32

总结：

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）

注：VS环境的默认对齐数是8。

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。

4.2如何修改内对齐数

结构在对齐方式不合适的时候，我们可以自己更改默认对齐数。

例：

#include <stdio.h>

#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8

struct S1
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};

#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1（就是不对齐了）

struct S2
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};

#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct S1));
	printf("%d\n", sizeof(struct S2));
}

输出：

输出：
12
6

那为什么会有对齐数呢？

有两种说法：

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。

在访问未对齐的内存时，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。

5.结构体传参

直接上代码：

例：

#include <stdio.h>

typedef struct Stu
{
	char name[10];
	int age;
}Stu;//用typedef将结构体重命名成Stu

void print(Stu* ps)
{
	printf("%s %d", ps->name, ps->age);
}

int main()
{
	Stu s1 = { "张三",18 };//创建结构体变量并初始化（赋值）
	Stu* ps = &s1;
	print(ps);//结构体也推荐传值调用
	return 0;
}

输出：