結(jié)構(gòu)體

1 結(jié)構(gòu)體的聲明

1.1 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識

結(jié)構(gòu)是一些值的集合，這些值稱為成員變量。結(jié)構(gòu)的每個成員可以是不同類型的變量。

1.2 結(jié)構(gòu)的聲明

struct tag//struct是結(jié)構(gòu)體的標(biāo)志，tag是標(biāo)簽;名字。
{member-list;//成員變量
}variable-list;//變量列表

struct Stu
{char name[20];//名字int age;//年齡char sex[5];//性別char id[20];//學(xué)號
}; //分號不能丟

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
struct Stu
{//成員變量char name[20];//名字int age;//年齡char sex[5];//性別char id[20];//學(xué)號}s4,s5,s6;//分號不能丟 //全局變量
int main()
{struct Stu s1;//局部變量struct Stu s2;struct Stu s3;return 0;
}

1.3 特殊的聲明

在聲明結(jié)構(gòu)的時候，可以不完全的聲明。

//匿名結(jié)構(gòu)體類型
struct
{int a;char b;float c;
}x;
struct
{int a;char b;float c;
}a[20], *p;

//在上面代碼的基礎(chǔ)上，下面的代碼合法嗎？
p = &x;

警告：

編譯器會把上面的兩個聲明當(dāng)成完全不同的兩個類型。（即使它們的成員變量相同且都是匿名結(jié)構(gòu)體類型）

所以是非法的。

1.4 結(jié)構(gòu)的自引用?

在結(jié)構(gòu)中包含一個類型為該結(jié)構(gòu)本身的成員是否可以呢？

?

//代碼1
struct Node
{int data;struct Node next;
};
//可行否？
如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？

?不行，因為已經(jīng)有個data的數(shù)據(jù)了，你再加個next的數(shù)據(jù)，就亂套了，沒有下一個地址接收，所以會一直循環(huán)下去。大小無法求。

正確的自引用方式：

//代碼2
struct Node
{int data;struct Node* next;
};

struct Node
{int data;//4struct Node* next;//4/8
};int main()
{struct Node n1;struct Node n2;n1.next =  &n2;return 0;
}

補(bǔ)：

typedef struct
{int data;char c;
} S;

這里用typedef struct中typedef的使用：這個結(jié)構(gòu)體的S是該結(jié)構(gòu)體的類型名。沒有typedef的話，該S則是一個變量。

//代碼3
typedef struct
{int data;Node* next;
}Node;
//這樣寫代碼，可行否？
//不行 因為都還沒有完整的Node就直接在后面Node 前后矛盾了
//解決方案：
typedef struct Node
{int data;struct Node* next;
}Node;

1.5 結(jié)構(gòu)體變量的定義和初始化

有了結(jié)構(gòu)體類型，那如何定義變量？

struct Point
{int x;int y;
}p1; //聲明類型的同時定義變量p1
struct Point p2; //定義結(jié)構(gòu)體變量p2
//初始化：定義變量的同時賦初值。
struct Point p3 = {x, y};
struct Stu ? ? ? ?//類型聲明
{char name[15];//名字int age; ? ? ?//年齡
};
struct Stu s = {"zhangsan", 20};//初始化
struct Node
{int data;struct Point p;struct Node* next; 
}n1 = {10, {4,5}, NULL}; //結(jié)構(gòu)體嵌套初始化
struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};//結(jié)構(gòu)體嵌套初始化

(.)操著直接訪問

?結(jié)構(gòu)體里面定義指針

struct S 
{char name[100];int* ptr;
};
int main()
{struct S s = { "abcdef",NULL };return 0;
}

1.6 結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊

我們已經(jīng)掌握了結(jié)構(gòu)體的基本使用了。

現(xiàn)在我們深入討論一個問題：計算結(jié)構(gòu)體的大小。

這也是一個特別熱門的考點： 結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊。

?為什么上圖的s1,s2,s3的打印結(jié)果是8,12,12? 為什么不是按照類型大小打印？為什么不是打印5,6,7? 往下看......

結(jié)構(gòu)體存放內(nèi)存是要對齊的！！?

考點

如何計算 ？

首先得掌握結(jié)構(gòu)體的對齊規(guī)則：

1. 第一個成員在與結(jié)構(gòu)體變量偏移量為 0 的地址處。

2. 其他成員變量要對齊到某個數(shù)字（對齊數(shù)）的整數(shù)倍的地址處。

對齊數(shù) = 編譯器默認(rèn)的一個對齊數(shù) 與 該成員大小的 較小值 。

VS 中默認(rèn)的值為 8

3. 結(jié)構(gòu)體總大小為最大對齊數(shù)（每個成員變量都有一個對齊數(shù)）的整數(shù)倍。

4. 如果嵌套了結(jié)構(gòu)體的情況，嵌套的結(jié)構(gòu)體對齊到自己的最大對齊數(shù)的整數(shù)倍處，結(jié)構(gòu)體的整

體大小就是所有最大對齊數(shù)（含嵌套結(jié)構(gòu)體的對齊數(shù)）的整數(shù)倍。

//練習(xí)1
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
//練習(xí)2
struct S2
{char c1;char c2;int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
//練習(xí)3
struct S3
{double d;char c;int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));

?

為什么存在內(nèi)存對齊 ?

大部分的參考資料都是如是說的：

1. 平臺原因 ( 移植原因 ) ：

不是所有的硬件平臺都能訪問任意地址上的任意數(shù)據(jù)的；某些硬件平臺只能在某些地址處取某些特

定類型的數(shù)據(jù)，否則拋出硬件異常。

2. 性能原因 ：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ( 尤其是棧 ) 應(yīng)該盡可能地在自然邊界上對齊。

原因在于，為了訪問未對齊的內(nèi)存，處理器需要作兩次內(nèi)存訪問；而對齊的內(nèi)存訪問僅需要一次訪

問。

總體來說：

結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存對齊是拿 空間 來換取 時間 的做法。

?1.7 修改默認(rèn)對齊數(shù)

之前我們見過了 #pragma 這個預(yù)處理指令，這里我們再次使用，可以改變我們的默認(rèn)對齊數(shù)。?

#include <stdio.h>
#pragma pack(8)//設(shè)置默認(rèn)對齊數(shù)為8
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消設(shè)置的默認(rèn)對齊數(shù)，還原為默認(rèn)
#pragma pack(1)//設(shè)置默認(rèn)對齊數(shù)為1
struct S2
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消設(shè)置的默認(rèn)對齊數(shù)，還原為默認(rèn)
int main()
{//輸出的結(jié)果是什么？printf("%d\n", sizeof(struct S1));printf("%d\n", sizeof(struct S2));
return0;
}

?

結(jié)論：

結(jié)構(gòu)在對齊方式不合適的時候，我么可以自己更改默認(rèn)對齊數(shù)。

?1.8 結(jié)構(gòu)體傳參

直接上代碼：

struct S
{int data[1000];int num;
};
struct S s = {{1,2,3,4}, 1000};
//結(jié)構(gòu)體傳參
void print1(struct S s)
{printf("%d\n", s.num);
}
//結(jié)構(gòu)體地址傳參
void print2(struct S* ps)
{printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{print1(s); ?//傳結(jié)構(gòu)體print2(&s); //傳地址return 0;
}

上面的 print1 和 print2 函數(shù)哪個好些？

答案是：首選 print2 函數(shù)。

原因：

函數(shù)傳參的時候，參數(shù)是需要壓棧，會有時間和空間上的系統(tǒng)開銷。

如果傳遞一個結(jié)構(gòu)體對象的時候，結(jié)構(gòu)體過大，參數(shù)壓棧的的系統(tǒng)開銷比較大，所以會導(dǎo)致性能的 下降。

結(jié)論：

結(jié)構(gòu)體傳參的時候，要傳結(jié)構(gòu)體的地址。