【C语言】结构体详解

目录

1.结构体类型的声明

1.1结构体介绍

1.1.1结构的声明

1.1.2结构体变量的创建和初始化

1.2结构体的特殊声明

1.3结构体的自引用

2.结构体内存对齐

2.1对齐规则

2.2为什么存在内存对齐


1.结构体类型的声明

1.1结构体介绍

具有相同或不同类型元素的集合叫做结构体。定义一个结构体,本质是在制作一个类型

1.1.1结构的声明

例如我们用结构体描述一个学生:

cpp 复制代码
struct student
{
    char name[20];//用于存储学生姓名
    int  age;    //用于存储学生的年龄
};//分号不能丢

1.1.2结构体变量的创建和初始化

cpp 复制代码
#include<stdio.h>

struct Stu
{
	char name[20];
	int  age;
};

int main()
{
	//按照结构体成员顺序初始化
	struct Stu s = { "lihua",18 };

	//按照指定顺序初始化
	struct Stu n = { .age = 20,.name = "xiaohua" };
}

1.2结构体的特殊声明

在声明结构的时候,可以不完全的声明。比如:

#include<stdio.h>

struct {
	int a;
	char b;
	float c;
}x;

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?

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。

1.3结构体的自引用

在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢?

比如,定义一个链表的节点:

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

2.结构体内存对齐

我们已经掌握了结构体的基本使用了。

现在我们深入讨论一个问题:计算结构体的大小。这也是一个特别热门的考点:结构体内存对齐

2.1对齐规则

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齐数(含嵌套结构体中成员的对齐数)的整数倍。

2.2为什么存在内存对齐

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。假设一个处理器总是从内存中取8个字节,则地址必须是8的倍数。如果我们能保证将所有的double类型的数据的地址都对齐成8的倍数,那么就可以用一个内存操作来读或者写值了。否则,我们可能需要执行两次内存访问,因为对象可能被分放在两个8字节内存块中。
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

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。

S1的第一个成员为c1为char类型占用一个字节,我们默认使用的编译器是VS那么VS的默认对齐数是8,int为4个字节,所以对齐数取二者较小的是4字节,那么第二个成员变量int就需要从4的整数倍开始存储,那么c1与i之间就会空出三个字节

S2的第一个成员c1为char类型占用一个字节,第二个成员c2为char类型占用1个字节,我们默认使用的编译器是VS那么VS的默认对齐数是8,对齐数取二者较小的为1字节,第三个成员变量为int占4字节,对齐数为4所以int需要从4的整数倍字节处开始存储,此时c2与i之间空出了两个字节

如上图所示,S1占用9字节,S2占用8字节

以上便是我为大家带来的结构体的内容,若有不足,望各位大佬在评论区指出,谢谢大家!可以留下你们点赞、收藏和关注,这是对我极大的鼓励,我也会更加努力创作更优质的作品。再次感谢大家!

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