结构体类型详解

一.结构体的声明，定义与使用

1.声明与定义.

结构体是一些值的集合，这些值称为成员变量，每一个结构体都可以有不同的成员变量。

例如我们定义一个结构体表示成员信息

在这里我们定义了一个结构体，它的类型为stu，变量名为a，如果不在末尾加一个变量名，那么就表示名为stu的结构体的声明。

在定义时，第一种即为a这种方式，第二种则为b这种方式：struct+类型+变量名。

特殊的声明

但是需要注意，如果在以上代码的基础上令p=&x，此时程序会报错，因为编译器已经把这两个结构体当成了不同的类型。

2.具体使用方法

结构体的自引用

  结构体的成员内是否还可以继续嵌套结构体呢？如下使用方法是否正确？

答案是可以，但是如此操作会有一个显而易见的问题。如何求结构体所占内存大小？正确使用方法如下：

结构体成员的引用

此处我们需要引入操作符点操作符——.,具体引用方法为结构体变量＋.＋成员名，打印方法如下。

二.结构体内存对齐

  上面我们提到了求结构体的内存大小，那么下列结构体分别占多少字节大小呢？

s1的内存大小是否为两个char加一个int等于六个字节呢？s2的内存大小是否为一个char加两个int等于9个字节呢？答案如下：

可以发现结果与我们预料的不同，因为在计算结构体内存大小时，涉及到了结构体内存对齐。

结构体的对齐规则：

1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为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 该成员大小的较小值。

VS中默认的值为8

3. 结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍。

4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的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（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

样例解析

在结构体s1中，char a位于与结构体变量偏移量为0的位置，占1个字节，之后是char b，由于char类型的对其数为1，小于VS中默认的值，因此直接位于char a之后，占1个字节。再之后是int i，此时与结构体变量的偏移量为2，而int类型的对齐数为4，也小于VS中默认的值，因此此时应该取对齐数4，而2不为4的倍数，则应该再往后偏移2个字节，此时偏移量为4，4是4的倍数，int i可以直接存储，占4个字节。此时总偏移量为8，是最大对齐数4的整数倍，因此s1的内存大小为4个字节。

在结构体s2中，char c位于与结构体变量偏移量为1的位置，占1个字节，之后是int d，由于此时偏移量为1，1不是4的倍数，因此需再往后偏倚3个字节再存储d，此时偏移量为8，是4的倍数，则可以直接存储int m，此时总偏移量为12，是最大对其数4的整数倍，因此s2的内存大小为12个字节。

存在原因和意义

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。

总的来说，结构体对齐是利用空间来换取时间的做法。

修改默认对齐数

  上面我们提到VS的默认对齐数为8，那么如何修改系统的默认对齐数呢？可以使用#pragma pack（），括号内填需要修改的对齐数，示例如下。

因此我们可以根据具体情况需要，修改默认对齐数。

三.结构体传参

观察下列代码，调用的时候选哪个更为优良？

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; }

此处首选传地址，因为函数在调用传参的时候需要压栈，存在空间和时间的消耗，而如果结构体本身内存较大，则会造成一定程度的浪费。

因此，结构体传参首选传地址。

四.位段

位段的声明和结构体类似，但是有两个不同：

1.位段的类型必须是int，unsigned int或signed int

2.位段的成员后面有一个冒号和数字

例如，A就是一个位段类型。

struct A

{

int _a:2;

int _b:5;

int _c:10;

int _d:30;

};

printf("%d\n", sizeof(struct A));

位段A的大小如图。

位段的内存分配

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，注意可移植的程序应该避免使用位段。

样例解析

上图中的A中成员后的数字表示为所占的比特位，由于一个字节占8个比特位，且A里面全部为int类型，因此首先开辟4个字节共32个比特位的空间。而a,b,c三个变量加起来一共占用了17个比特位，还剩下15个比特位的空间。但是下一个变量d需要30个比特位，此时则直接再开辟4个字节共32个比特位的空间并用来存储d，而非继续利用那15个比特位。

位段的跨平台问题

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，不过有跨平台的问题存在。