C/C++ 基础笔记（八）

当日核心知识：结构体定义与声明、结构体变量、内存对齐、结构体指针、结构体成员访问、typedef 别名、位运算基础

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一、结构体基础（定义 / 声明 / 变量）

概念

结构体（struct）是自定义复合数据类型，可将不同类型数据封装为整体，描述复杂对象。

特性

1. 定义格式：

   struct 结构体名 {
       成员类型1 成员名1;
       成员类型2 成员名2;
       // 至少1个成员
   }; // 末尾必

2. 命名规则 ：结构体名、成员名必须是合法标识符。

3. 变量定义：

   • 先定义类型、后定义变量：struct 结构体名 变量名;（C 语言需 struct，C++ 可省略）

   • 定义类型同时定义变量：struct 结构体名 { ... } 变量名;

4. 内存分配 ：类型本身无内存 ，变量才有内存；变量初始化与否不影响内存分配。

代码示例

// 结构体类型定义
struct Student {
    char name[20];
    int age;
    float score;
};
​
// 定义结构体变量
struct Student s1; // C语言写法
Student s2;        // C++简化写法

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二、typedef 结构体别名

概念

用typedef给结构体类型起别名，简化变量定义，无需重复写 struct。

特性

1. 格式 ：typedef struct 结构体名 { ... } 别名;

2. 用法 ：直接用别名定义变量，C/C++ 通用。

3. 优势：代码简洁，避免关键字冗余。

代码示例

// 定义别名Stu
typedef struct Student {
    char name[20];
    int age;
} Stu;
​
// 用别名定义变量
Stu s1;

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三、结构体内存对齐

概念

结构体成员按规则分配内存，成员起始地址需对齐到指定边界，提升 CPU 读取效率。

特性

1. 对齐规则：

   • 成员按定义顺序依次分配。

   • 对齐基准：结构体中最大基本数据类型的字节数（如 int=4，基准为 4）。

   • 每个成员起始地址：必须是自身类型字节数的倍数。

   • 结构体总大小：必须是对齐基准的倍数，不足则补空字节（内存填充）。

2. 示例：

   struct Test {
       char a;  // 1字节，起始地址0
       int b;   // 4字节，起始地址需是4的倍数→4，中间空3字节
       short c; // 2字节，起始地址8
   }; // 总大小：12（4×3，基准4）

3. 目的 ：CPU 按固定字节块读取内存，对齐可减少读取次数、提升效率。

代码示例

#include <iostream>
using namespace std;
​
struct Test {
    char a;
    int b;
    short c;
};
​
int main() {
    cout << sizeof(Test) << endl; // 输出12
    return 0;
}

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四、结构体成员访问

概念

通过 .（点运算符） 或**->（箭头运算符）** 访问结构体成员。

特性

1. 结构体变量 ：用 . 访问，格式变量名.成员名。

2. 结构体指针 ：用 -> 访问，格式指针名->成员名；等价于(*指针名).成员名。

3. 赋值规则：成员赋值需匹配类型，整体赋值仅同类型结构体变量可直接赋值。

代码示例

struct Student {
    int age;
};
​
int main() {
    Student s;
    Student *p = &s;
​
    // 变量访问：.
    s.age = 18;
    // 指针访问：->
    p->age = 20;
    // 等价写法
    (*p).age = 22;
​
    return 0;
}

相似概念比较：. vs ->

• .：用于结构体变量 ，直接访问成员，注意.优先级高于*，用法：(*p).xxx。

• ->：用于结构体指针，间接访问成员，语法更简洁。

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五、结构体指针

概念

指向结构体类型的指针，存储结构体变量地址，用于间接操作结构体。

特性

1. 定义格式 ：结构体类型 *指针名;。

2. 初始化 ：指向同类型结构体变量，指针名 = &变量名;。

3. 内存特性：指针占固定字节（4/8 字节），与结构体大小无关。

4. 用途：函数传参（避免拷贝，节省内存）、动态内存分配。

代码示例

struct Student {
    int age;
};
​
int main() {
    Student s = {18};
    Student *p = &s; // 指针指向s
    cout << p->age << endl; // 输出18
    return 0;
}

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六、语法细节（分号规则）

概念

区分结构体、函数、代码块后分号的使用场景。

特性

1. 必须加分号：

   • 结构体 / 枚举 / 类定义末尾。

   • 变量声明、语句末尾。

2. 无需加分号：

   • 函数定义末尾（大括号表示作用域）。

   • 代码块（if/for/while）末尾。

代码示例

// 结构体定义：末尾加分号
struct A { int x; };
​
// 函数定义：末尾不加分号
void fun() {}
​
// 变量声明：加分号
int a;

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七、位运算基础

概念

直接操作二进制位，节省内存，用于状态标记、权限控制。

特性

1. 核心思想：用二进制位表示状态（1 = 启用，0 = 禁用）。

2. 优势：1 个字节（8 位）可存 8 种状态，比整型更省内存。

3. 适用场景：状态标记、硬件控制、标志位管理。

代码示例

// 用位表示状态：0000 0001表示状态1
#define FLAG1 1
int status = FLAG1;