C语言 之 自定义类型：结构体、结构体内存对齐、修改默认对齐参数 详细说明 可以来看看哟
结构体类型的声明
结构体的声明
struct tag
{
member-list; //结构体中的成员，可以有多个
}variable-list; //这里是直接创建结构体的变量，但是不一定要在这里声明变量
//不能把后面这个 ; 省略了
例如结构体用于描述一个学生：
struct Stu
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[10];//性别
char id[20];//学号
}; //分号不能丢
结构体变量的创建和初始化
结构体变量的创建
结构体变量的创建有以下几种方式，都是可以的
struct Book
{
char name[20];
char author[20];
float price;
char id[13];
}b1,b2; //全局变量 第一种方式
struct Book b3; //全局变量 第二种方式
int main()
{
struct Book b4; //局部变量 第三种方式
return 0;
}
结构体变量的初始化
struct Stu
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];//性别
char id[20];//学号
}s3 = {"王五",19,"男","20240825003"};
int main()
{
//按照结构体 成员的顺序 初始化
struct Stu s1 = { "张三", 20, "男", "20240825001" };
printf("name: %s\n", s1.name);
printf("age : %d\n", s1.age);
printf("sex : %s\n", s1.sex);
printf("id : %s\n", s1.id);
//按照 指定的 顺序初始化
struct Stu s2 = { .age = 18, .name = "李四", .id = "20240825002", .sex = "女" }; // . 是访问操作符
printf("name: %s\n", s2.name); //使用访问操作符就能访问到结构体中的成员
printf("age : %d\n", s2.age);
printf("sex : %s\n", s2.sex);
printf("id : %s\n", s2.id);
printf("name: %s\n", s3.name);
printf("age : %d\n", s3.age);
printf("sex : %s\n", s3.sex);
printf("id : %s\n", s3.id);
return 0;
}
输出结果：
结构体的特殊声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
如下：
这叫作匿名结构体 可以直接创建该结构体的对象并初始化，省略tag
struct //省略tag
{
char a;
int i;
float b;
} s = {'f',1,3.14};
int main()
{
printf("%c,%d,%f\n", s.a, s.i, s.b);
return 0;
}
但是如果存在两个匿名结构体呢？
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}a[20], * p;
如果是这样的话，就是非法的
警告：
1.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。
2.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。
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？
比如，以下创建链表的结点的代码
struct Node
{
int data;
struct Node next; //类型为该结构体本身
};
这是不行的，因为⼀个结构体中再包含⼀个同类型的结构体变量，这样结构体变量的大小就会无穷的大，是不合理的
正确的自引用方式：
struct Node
{
int data;
struct Node* next; //声明一个该类型的指针
};
typedef是一个关键字，类似define，typedef能够进行重命名
比如 typedef int DataType 就是将int命名为DataType，之后定义变量
如 DataType a 就相当于 int a 了
当我们使用typedef时
typedef struct
{
//将这个匿名结构体重命名为Node 这是结构体使用typedef的方式
int data;
Node* next;
}Node;
这个也是不行的，因为Node是对前面的匿名结构体类型的重命名产生的，但是在匿名结构体内部提前使用Node类型来创建成员变量，这是不行的。
正确的应该是这样
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
结构体内存对齐
对齐规则
- 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
- 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 中默认的对齐数为 8- 结构体总大小需为最大对齐数的整数倍。 （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就是最大对齐数）
- 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。
例如下面这个例子：
#include<stdio.h>
struct S
{
char c1; //1
int i; //4
char c2; //1
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
printf("%zd\n", sizeof(s));
return 0;
}
如果你觉得它的大小是6，那就大错特错了
输出结果：
那为什么等于12，我们来看看下图
再来看看这个例子
#include<stdio.h>
struct S
{
char c1; //1
char c2; //1
int i; //4
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
printf("%zd\n", sizeof(s));
return 0;
}
虽然结构体成员与上一个例子的成员相同，但是输出结果呢？
输出结果：
所以我们由此可以知道，一个结构体中有相同的结构体成员，但是由于对齐的问题，所以会因为成员变量的顺序不同而导致结构体的大小不同
那么对于嵌套的结构体呢？
#include<stdio.h>
//结构体嵌套问题
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S4));
return 0;
}
输出结果：
为什么存在内存对齐
- 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。所以在其它平台上就可以根据类型来访问相应的地址从而访问到特定的数据了。
- 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。
修改默认对齐参数
#include <stdio.h>
#pragma pack(1)//设置默认对⻬数为1
struct S
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的对⻬数，还原为默认
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S));
return 0;
}
结构体传参
我们知道，我们在传参的时候有两种方式，一种是传值，另一种是传参
例子：
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 传值
print2(&s); //传地址 传址
return 0;
}
像这种情况，上面的 print1 和 print2 函数哪个好些？
我们应该选择哪个呢？
我们应该首选print2函数。
原因：
函数传参的时候，参数是需要压栈，会有时间和空间上的系统开销。
如果传递⼀个结构体对象的时候，结构体过大，参数压栈的的系统开销比较大，所以会导致性能的下降。
所以建议结构体传参的时候，传结构体的地址。