个人主页 ： 流年如夢
专栏 ： 《C语言》
文章目录
本篇文章为将学习 结构体声明、变量创建、成员访问、内存对齐、结构体传参、位段 六大核心知识点，全程高能，不容错过！！！
前言
在C语言中，基本数据类型只能描述单一属性，而结构体可以将不同类型的数据组合在一起，用来描述复杂对象（如学生、书籍、员工等），是C语言自定义类型的核心。本篇文章带领大家从结构体基础语法入手，重点攻克内存对齐，并深入分析结构体传参与位段用法，帮大家熟练掌握复杂数据的封装与设计
一.结构体类型的声明
在之前的操作符文章简单了解过结构体，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数据。
1.1普通结构体声明
举个例子（以学生为例）：
c
struct Stu
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];//性别
char id[20];//学号
};1.2结构体变量创建与初始化
根据上面对学生的结构体声明在进行变量创建与初始化，如下所示：
c
#include <stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
char sex[5];
char id[20];
};
int main()
{
struct Stu s = { "张三", 20, "男", "20230818001" };
printf("name: %s\n", s.name);
printf("age : %d\n", s.age);
printf("sex : %s\n", s.sex);
printf("id : %s\n", s.id);
struct Stu s2 = { .age = 18, .name = "lisi", .id = "20230818002", .sex = "女" };
printf("name: %s\n", s2.name);
printf("age : %d\n", s2.age);
printf("sex : %s\n", s2.sex);
printf("id : %s\n", s2.id);
return 0;
}其中，struct Stu s是按顺序初始化 ；而 struct Stu s2是按指定成员初始化 （使用结构体访问操作符 . ）
运行结果：
🧐分析 ：先定义学生结构体，包含姓名、年龄、性别、学号四个成员；再分别使用顺序初始化与指定成员初始化两种方式；使用 . 操作符访问结构体成员
1.3匿名结构体（结构体的特殊声明）
与普通结构体不同的是，在声明结构的时候，可以不完全的声明，如下所示：
c
//1
struct
{
int a;
char b;
float c;
} x;
//2
struct
{
int a;
char b;
float c;
} a[20], *p;我们可以看见，匿名结构体没有标签（如struct Stu是有标签Stu）；然后我写了两个匿名结构体 1 和 2 ，那么问题来了，x 会等于 *p 吗？
答案是不会的，因为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
值得注意的是，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
1.4结构体自引用
举例（正确的自引用：存指针）：
c
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};🧐分析 ：因为结构体内部不能包含自身类型变量 ，否则大小无限；所以正确方式是包含自身类型指针，用于链表、树等结构（数据结构）
二.结构体成员访问操作符
两个结构体成员访问操作符：
- 结构体变量
.成员名 - 结构体指针
->成员名
举个例子：
c
#include <stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
};
int main()
{
struct Stu s = { "张三", 20 };
struct Stu* ps = &s;
printf("%s\n", s.name);
printf("%d\n", ps->age);
return 0;
}🧐分析 ：直接访问结构体变量的时候用 .；通过指针访问的时候用 ->
运行结果：
三.结构体内存对齐（重难点❗）
3.1规则
对齐规则：
- 第一个成员对齐到偏移量为0的位置
- 从第二个成员开始，对齐到对齐数的整数倍
- 结构体总大小是最大对齐数的整数倍
- 嵌套结构体时，嵌套结构体对齐到自己的最大对齐数
其中，对齐数 = 成员大小对比默认对齐数（vs2022=8，gcc = 自身大小）的较小值（我用的是vs2022）
3.2举例
c
#include <stdio.h>
struct S1{char c1;int i;char c2;};
struct S2{char c1;char c2;int i;};
struct S3{double d;char c;int i;};
struct S4{char c1;struct S3 s3;double d;};
int main()
{
printf("%zu\n", sizeof(struct S1));
printf("%zu\n", sizeof(struct S2));
printf("%zu\n", sizeof(struct S3));
printf("%zu\n", sizeof(struct S4));
return 0;
}🧐分析 ：其中 S1 成员分散，内存浪费多需要12 字节；S2 小成员集中，所以比较节省空间需要8 字节；总而言之，结构体内存对齐是用空间换时间
运行结果：
3.3如何修改默认对齐数
我们可以插入#pragma pack(n)手动修改对齐数，当 n = 1 时表示1字节对齐表示不使用对齐，紧凑排布；如下所示：
c
#include <stdio.h>
#pragma pack(1)
struct S
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()
int main()
{
printf("%zu\n", sizeof(struct S));
return 0;
}四.结构体传参
结构体传参有两种：传值、传地址
如下所示：
c
#include <stdio.h>
struct S
{
int data[1000];
int num;
};
struct S s = { {1,2,3,4}, 1000 };
//传值
void print1(struct S s)
{
printf("%d\n", s.num);
}
//传地址
void print2(struct S* ps)
{
printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{
print1(s);
print2(&s);
return 0;
}🧐分析：传值会完整拷贝结构体，大数据量效率低；传地址仅传指针，效率高，更推荐使用传地址
五.结构体实现位段
5.1什么是位段
➡️位段可以按位分配空间，极大节省内存
5.2位段声明
举例：
c
struct A
{
int _a : 2;
int _b : 5;
int _c : 10;
int _d : 30;
};🧐分析 ：成员类型必须是整型 , 比如 int、char、unsigned int 等；其中 :数字 表示该成员占多少个 bit 位（例如int _a : 2占了2个bit位）
网上分析位段的内存分配的相关截图：
5.3位段陷阱（注意事项⚠️）
不能直接对位段成员取地址
举个例子：
c
#include <stdio.h>
struct A
{
int _a : 2;
int _b : 5;
int _c : 10;
int _d : 30;
};
int main()
{
struct A sa = { 0 };
int b = 0;
scanf("%d", &b);//错误写法：scanf("%d", &sa._b);
sa._b = b;
return 0;
}🧐分析：因为位段成员没有独立地址，所以不能用 & 取地址；赋值需先存入普通变量，再赋值给位段成员
🎯总结
- 结构体是C语言自定义类型，可封装不同类型成员
- 支持顺序初始化、指定成员初始化、匿名结构体、自引用
- 内存对齐是按规则计算大小，用空间换时间
- 结构体传参优先传地址，效率更高
- 位段按 bit 分配空间，节省内存，但不可移植、不可取地址
⚠️易错点
- 结构体声明末尾忘记写分号，编译报错
- 结构体自引用写成
struct Node next; 而非指针- 匿名结构体被编译器视为不同类型，赋值报错
- 结构体内存对齐计算错误
- 结构体大数据传值，导致效率低下
- 对位段成员使用
&取地址，程序出错- 忘记嵌套结构体也参与最大对齐数计算
👀 关注 我们一路同行，从入门到大师，慢慢沉淀、稳步成长
❤️ 点赞 鼓励原创，让优质内容被更多人看见
⭐ 收藏 收好核心知识点与实战技巧，需要时随时查阅
💬 评论 分享你的疑问或踩坑经历，一起交流避坑、共同进步