目录
一. 结构体类型的声明
1、结构体回顾
1.1.1 结构的声明
1.1.2 结构体变量的创建和初始化
2、结构的特殊声明
3、结构的自引用
二. 结构体内存对齐
1、对齐规则
2、为什么存在内存对齐?
3、修改默认对齐数
三、结构体传参
四、结构体实现位段
1、什么是位段
2、位段的内存分配
3、位段的跨平台问题
4、位段的应用
5、位段使用的注意事项
一. 结构体类型的声明
1、结构体回顾
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变量。
区别：数组是一组相同类型元素的集合。
1.1.1 结构的声明
例如描述⼀个学⽣：
struct Stu{char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号}; //分号不能丢1.1.2 结构体变量的创建和初始化
#include <stdio.h>struct Stu{char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号};int main(){//按照结构体成员的顺序初始化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);//按照指定的顺序初始化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); //printf("%s %d %s %s\n", s2.name, s2.age, s2.sex, s2.id);return 0;}2、结构的特殊声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
⽐如：
//匿名结构体类型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？
//在上⾯代码的基础上，下⾯的代码合法吗？p = &x;struct{ int a; char b; float c;} x;struct{ int a; char b; float c;}* p;int main(){ p = &x;//? return 0;}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。
//重命名typedef struct{ int a; char b; float c;} S;int main(){ S s1 = { 0 }, s2 = {0}; return 0;}3、结构的自引用
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 data;struct Node next;};上述代码正确吗？如果正确，那 sizeof(struct Node) 是多少？
仔细分析，其实是不行的，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;//存放节点地址};在结构体⾃引⽤使⽤的过程中，夹杂了 typedef 对匿名结构体类型重命名，也容易引⼊问题，看看
下⾯的代码，可⾏吗？
typedef struct{int data;Node* next;}Node;答案是不⾏的，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。
解决⽅案如下：定义结构体不要使用匿名结构体。
typedef struct Node{int data;struct Node* next;}Node;
二. 结构体内存对齐
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。
1、对齐规则
⾸先得掌握结构体的对⻬规则：
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）
//宏
//offsetof - 计算结构体成员相较于起始位置的偏移量
#include <stddef.h>
// 练习1struct S1{char c1;int i;char c2;};printf("%d\n", sizeof(struct S1));//练习2struct S2{char c1;char c2;int i;};printf("%d\n", sizeof(struct S2));//练习3struct S3{double d;char c;int i;};printf("%d\n", sizeof(struct S3));//练习4-结构体嵌套问题struct S4{char c1;struct S3 s3;double d;};printf("%d\n", sizeof(struct S4));解析：
#include <stdio.h>//宏//offsetof - 计算结构体成员相较于起始位置的偏移量#include <stddef.h>struct S1{char c1;char c2;int i;};struct S2{char c1;int i;char c2;};struct S3{double d;char c;int i;};struct S4{char c1;struct S3 s3;double d;};int main(){struct S1 s1 = {0};//8struct S2 s2 = { 0 };//12printf("%zd\n", sizeof(struct S1));//8printf("%zd\n", sizeof(struct S2));printf("%zd\n", sizeof(struct S3));printf("%zd\n", sizeof(struct S4));printf("%zd\n", offsetof(struct S1, c1));printf("%zd\n", offsetof(struct S1, c2));printf("%zd\n", offsetof(struct S1, i));printf("%zd\n", offsetof(struct S2, c1));printf("%zd\n", offsetof(struct S2, i));printf("%zd\n", offsetof(struct S2, c2));printf("%zd\n", offsetof(struct S4, c1));printf("%zd\n", offsetof(struct S4, s3));printf("%zd\n", offsetof(struct S4, d));return 0;}
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⻬。原因在于，为了访问未对⻬的内存，处理器需要作两次内存访问；⽽对⻬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⻬成8的倍数，那么就可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，我们既要满⾜对⻬，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。
//第一个效率不高struct S1{char c1;int i;char c2;};//第二个既能节省空间又能提高效率struct S2{char c1;char c2;int i;};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。
3、修改默认对齐数
#pragma 这个预处理指令，可以改变编译器的默认对⻬数。
#include <stdio.h>#pragma pack(1)//设置默认对⻬数为1struct S{char c1;int i;char c2;};#pragma pack()//取消设置的对⻬数，还原为默认int main(){//输出的结果是什么？printf("%d\n", sizeof(struct S));return 0;}结构体在对⻬⽅式不合适的时候，我们可以⾃⼰更改默认对⻬数。
三、结构体传参
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)//void print2(const struct S* ps)//可以进行保护{printf("%d\n", ps->num);}int main(){print1(s); //传结构体print2(&s); //传地址return 0;}上⾯的 print1 和 print2 函数哪个好些？
答案是：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。
结论：结构体传参的时候，要传结构体的地址。
四、结构体实现位段
结构体讲完就得讲讲结构体实现 位段 的能⼒。
1、什么是位段
位段的声明和结构是类似的，有两个不同：
1. 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int ，在C99中位段成员的类型也可以选择其他类型。
2. 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
⽐如：
struct A{int _a : 2;int _b : 5;int _c : 10;int _d : 30;};//_a代表的是变量名//2：代表的就是比特位A就是⼀个位段类型。
那位段A所占内存的大小是多少？
printf("%d\n", sizeof(struct A));//8个字节 相较于结构体少了一半2、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 等类型；
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，注重可移植的程序应该避免使⽤位段。
//⼀个例⼦struct S{char a : 3;char b : 4;char c : 5;char d : 4;};int main(){ struct S s = { 0 }; s.a = 10; s.b = 8; s.c = 3; s.d = 4; printf("%d\n", sizeof(s)); return 0;}//空间是如何开辟的
3、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，并且可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。
4、位段的应用
下图是⽹络协议中，IP数据报的格式，我们可以看到其中很多的属性只需要⼏个bit位就能描述，这里使用位段，能够实现想要的效果，也节省了空间，这样网络传输的数据报大小也会较小⼀些，对网络的畅通是有帮助的。
5、位段使用的注意事项
位段的⼏个成员共有同⼀个字节，这样有些成员的起始位置并不是某个字节的起始位置，那么这些位置处是没有地址的。内存中每个字节分配⼀个地址，⼀个字节内部的bit位是没有地址的。所以不能对位段的成员使⽤&操作符，这样就不能使⽤scanf直接给位段的成员输⼊值，只能是先输⼊放在⼀个变量中，然后赋值给位段的成员。
struct A{int _a : 2;int _b : 5;int _c : 10;int _d : 30;};int main(){struct A sa = { 0 };scanf("%d", &sa._b);//这是错误的//正确的⽰范int b = 0;scanf("%d", &b);sa._b = b;return 0;}