1 结构体的声明
1.1 结构的基础知识
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。
1.2 结构的声明
struct tag
{
member-list;//成员列表
}variable-list;//变量列表EG:
描述一位学生：
struct Stu
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];//性别
char id[20];//学号
}; //分号不能丢 1.3 特殊的声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
比如：
/*struct Stu
{
char name[20];
int age;
} s1,s2;*///全局变量,s1和s2是两个结构体变量
typedef struct Stu//将复杂类型简单化
{
char name[20];
int age;
}Stu;//相当于将struct stu进行了重命名，主函数运用的时候直接用stu即可。
struct
{
char name[20];
int age;
}s1;//匿名结构类型，直接创建名字
struct
{
int a;
char c;
double d;
}* p;//匿名结构类型的指针，创建p
int main()
{
struct Stu s3, s4;//局部变量
Stu s5, s6;
return 0;
}//匿名结构体类型
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;//x是全局变量，int main创建的是局部变量
struct
{
int a;
char b;
float c;
}a[20], * p;上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。
那么问题来了？
//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &x;警告：
原因：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。
1.4 结构的自引用
//链表：
//数据结构->数据在内存中存储的结构
//顺序数据结构：顺序表
//链表（✳）
//放入同类型的下一个类型的指针（结构体自引用的方式）
//二叉树
在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？
//代码1
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
//可行否？
如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？正确的自引用方式：
//代码2
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};用法：
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
int main()
{
struct Node n1;
struct Node n2;
n1.next = &n2;
return 0;
}注意：
/代码3
typedef struct
{
int data;
Node* next;
}Node;
//这样写代码，可行否？
//解决方案：
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;1.5 结构体变量的定义和初始化
有了结构体类型，那如何定义变量，其实很简单
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);//乱序初始化
printf("%d %c %d %d %f\n", s2.num, s2.ch, s2.p.x, s2.p.y, s2.d);
return 0;
}struct Point
{
int x;
int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1
struct Point p2; //定义结构体变量p2
//初始化：定义变量的同时赋初值。
struct Point p3 = {x, y};
struct Stu //类型声明
{
char name[15];//名字
int age; //年龄
};
struct Stu s = {"zhangsan", 20};//初始化
struct Node
{
int data;
struct Point p;
struct Node* next;
}n1 = {10, {4,5}, NULL}; //结构体嵌套初始化
struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};//结构体嵌套初始化1.6 结构体内存对齐
探讨：计算结构体的大小
热门考点：结构体内存对齐
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
struct S1
{
char c1;//
int i;//
char c2;//
};
struct S2
{
char c1;//1
char c2;//1
int i;//4
};
//offsetof
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S4));
//printf("%d\n", sizeof(struct S3));
//printf("%d\n", sizeof(struct S1));//12// 论证方法：宏offsetof
//printf("%d\n", sizeof(struct S2));//8
//printf("%d\n", offsetof(struct S1, c1));
//printf("%d\n", offsetof(struct S1, i));
//printf("%d\n", offsetof(struct S1, c2));
return 0;
}//S1和S2里面只是改变了顺序，为什么内存大小不一样
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. 从第二个成员开始，每个成员都要对齐到(一个对齐数) 的整数倍处对齐数: 结构体成员自身大小和默认对齐数的较小值
VS :默认对齐数数8
Linux gcc:没有默认对齐数，对齐数就是结构体成员的自身大小
3.结构体的总大小，必须是所有成员的对文数中最大对齐数的整数倍
4.如果结构体中嵌套了结构体成员，要将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停处。结构体的总大小必须是最大对齐数的整数倍，这里的最大对齐数是: 包含嵌套结构体成员中的对齐数，的所有对齐数中的最大值。
struct S1
{
char c1;//最大对齐数：1
int i;//最大对齐数：4/8中最小的值，故为4
char c2;//最大对齐数：1/4，故为4
};
//现在用了9，必须为最大对齐数4的倍数（又浪费了3个空间），故为12
struct S2
{
char c1;//1
char c2;//1
int i;//4
};
s2用到的空间更小，是因为它将小类型的放在一起了
我们在设计时，为了使得空间占用小，需要将小类型的放在一起。
//去较小值为对齐数
struct S3
{
double d;//占用8个字节
char c;//对齐到整数倍的对齐数（8和char字节的最小值）
int i;//4，8最小为4，倍数为12，12，13，14，15
};占用8个字节
存在内存对齐的原因：
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。
总体来说：
结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
那在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，如何做到：
让占用空间小的成员尽量集中在一起。
//例如：
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};S1和S2类型的成员一模一样，但是S1和S2所占空间的大小有了一些区别。
1.7 修改默认对齐数
//VS环境下默认对齐数是8
之前我们见过了 #pragma 这个预处理指令，这里我们再次使用，可以改变我们的默认对齐数。
#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
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()
{
//输出的结果是什么？
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
return 0;
}//默认对齐数为1就相当于没有对齐了
结论：
结构在对齐方式不合适的时候，我么可以自己更改默认对齐数
1.8 结构体传参
struct S
{
int data[1000];
int num;
};
struct S s = {{1,2,3,4}, 1000};
//结构体传参
void print1(struct S s)
{
printf("%d\n", s.num);
}
//结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{
printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{
print1(s); //传结构体
print2(&s); //传地址
return 0;
}print2优于print 1
原因：函数传参的时候，参数是需要压栈，会有时间和空间上的系统开销。
如果传递一个结构体对象的时候，结构体过大，参数压栈的的系统开销比较大，所以会导致性能的下降。
结论：
结构体传参的时候，要传结构体的地址。
2. 位段
结构体讲完就得讲讲结构体实现位段的能力。
2.1 什么是位段
位段的声明和结构是类似的，有两个不同：
1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
EG:
struct A
{
int _a : 2;
int _b : 5;
int _c : 10;
int _d : 30;
};//节省空间
//作用于结构体类似32:5
2 (30)
5 (25)
10 (15)//有很多的不确定因素
32:
30
A就是一个位段类型。
那位段A的大小是多少？
printf("%d\n", sizeof(struct A));
2.2 位段的内存分配
%2.7.02：33：15
//位段是为了节省空间的，不存在对其
1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char （属于整形家族）类型
2. 位段的空间上是按照需要以4个字节（ int ）或者1个字节（ char ）的方式来开辟的。
3. 位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。
//一个例子
struct S
{
char a : 3;
char b : 4;
char c : 5;
char d : 4;
};
struct S s = { 0 };
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;
//空间是如何开辟的？
2.3 位段的跨平台问题
总结：
1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
2. 位段中最大位的数目不能确定。（16位机器最大16，32位机器最大32，写成27，在16位机
器会出问题。
3. 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。
4. 当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的位时，是舍弃剩余的位还是利用，这是不确定的。
总结：
跟结构相比，位段可以达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。
