struct 结构体

struct即结构体，C程序中经常需要用相关的不同类型的数据来描述一个数据对象。例如，描述学生的综合信息时，需要使用学生的学号、姓名、性别等不同类型的数据时，像这种数据类型总是在一起出现，那么我们不如把这些变量装入同一个“文件夹”中，这时用的关键字struct声明的一种数据类型就是表示这个“文件夹”的使用。那么在说明和使用之前必须先定义它，也就是构造它。如同在说明和调用函数之前要先定义一样。

结构体是一种集合，它里面包含了多个变量或数组，它们的类型可以相同，也可以不同，每个这样的变量或数组都称为结构体的成员，结构体也是一种数据类型，它由程序员自己定义，可以包含多个其他类型的数据，成员又称为成员变量，它是结构体所包含的若干个基本的结构类型，必须用“{}”括起来，并且要以分号结束，每个成员应表明具体的数据类型，成员一般用名字访问。结构体和数组类似，也是一组数据的集合，整体使用没有太大的意义。数组使用下标[ ]获访问元素，结构体使用点号.访问单个成员。通过这种方式可以获取成员的值，也可以给成员赋值

数组：a[0]=10;  结构体：today.day  (指针结构体用->访问)结构体的成员可以包含其他结构体，也可以包含指向自己结构体类型的指针，而通常这种指针的应用是为了实现一些更高级的数据结构如链表和树等。

声明定义结构：

struct关键字+结构体的标志名+大括号里边是成员+}后面的声明此结构变量+末尾分号，一般有这些：

注意：

1、结构体本身并不会被作为数据而开辟内存，真正作为数据而在内存中存储的是这种结构体所定义的变量。

2、先声明结构体类型，再定义该类型的变量，声明结构体类型，不分配空间定义结构体类型变量，就要分配内存空间

3、量使用占为少的类型,如,在可能的时候使用short代替int，按数据类型本身占用的位置从大到小排

4、除了可以对成员进行逐一赋值，也可以在定义时整体赋值：p1={struct week}{5,10}; 相当于 p1.x=5,p1.y=10;

p1=p2 表示 p1.x=p2.x ,  p1.y=p2.y; 不过整体赋值仅限于定义结构体变量的时候，在使用过程中只能对成员逐一赋值

5、结构体变量不能相加，相减，也不能相互乘除，但结构体可以相互赋值，也就是说，可以将一个结构体变量赋值给另一个结构体变量。但是前提是这两个结构体变量的结构体类型必须相同

结构体的运算：要访问整个结构，直接用结构变量的名字，对于整个结构，可以做赋值，取地址，也可以传递给函数参数

结构体数值

嵌套的结构体：

结构体相互引用：

一个结构体A中包含一个或多个与结构体B相关的成员, 且结构体B中也包含一个或多个与结构体A相关的成员称为结构体的互引用.

但是要注意： 如果已经定义了两个结构A和B ，在定义结构体A的成员b时，结构体B对A还未可见，故此时编译器会报数据类型B未定义

解决的办法是使用不完整声明：

结构体函数与函数参数

结构体做函数形参：

整个结构可以作为参数的值传入函数，这时候是在函数内新建一个结构变量，并复制调用者结构的值，也可以返回一个值，这和数组完全不同

用结构体变量作实参时，采取的也是“值传递”方式，将  结构体变量所占的内存单元的内容（结构体变量成员列表）  全部顺序传递给形参，这里形参也得是结构体变量。

另一种做法

结构体做函数：

  用结构体变量名作参数，这种传递方式是单向的，如果在执行被调函数期间改变了形参（也是结构体变量）的值，该值不能返回主调函数，这往往造成使用上的不便，因此一般少用这种方法。

和本地变量一样。在函数内部声明的结构只能在函数内部使用，所以通常在函数外部声明一个结构类型的，这样就可以被多个函数所使用

结构体数组

结构体数组，是指数组中的每个元素都是一个结构体。在实际应用中，C语言结构体数组常被用来表示一个拥有相同数据结构的群体，比如一个班的学生、一个车间的职工等。结构体可以存储不同的数据类型，将他们互相联系起来。结构体数组可以连续存储多个结构体，和数组作用相似。比如想定义同一个最小外接矩形的四个坐标值，并给予这个矩形一个特征编号。当需要存储多个最小外接矩形的信息时，就需要动态申请一个结构体数组

定义结构体数组的方法很简单，同定义结构体变量是一样的，只不过将变量改成数组。或者说同前面介绍的普通数组的定义是一模一样的：struct student  tp[10]; 这就定义了一个结构体数组，共有 10 个元素，每个元素都是一个结构体变量，都包含所有的结构体成员。

结构体数组的初始化与前面讲的数值型数组的初始化也是一样的，数值型数组初始化的方法和需要注意的问题在结构体数组的初始化中同样适用，因为不管是数值型数组还是结构体数组都是数组。

结构体指针

和数组不同，结构变量的名字并不是结构变量的地址，必须使用&运算符  strcut node *tp=&nb;  指针一般用->访问结构体里边的成员

指针变量非常灵活方便，可以指向任一类型的变量    ，若定义指针变量指向结构体类型变量，则可以通过指针来引用结构体类型变量。

这里说明：结构体和结构体变量是两个不同的概念：结构体是一种数据类型，是一种创建变量的模板，编译器不会为它分配内存空间，就像 int、float、char 这些关键字本身不占用内存一样；结构体变量才包含实实在在的数据，才需要内存来存储。所以用一个结构体去取一个结构体名的地址，这种写法是错误的，也不能将它赋值给其他变量。

指向结构体数组的指针：

在之前讲数值型数组的时候可以将数组名赋给一个指针变量，从而使该指针变量指向数组的首地址，然后用指针访问数组的元素。结构体数组也是数组，所以同样可以这么做。

我们知道，结构体数组的每一个元素都是一个结构体变量。如果定义一个结构体指针变量并把结构体数组的数组名赋给这个指针变量的话，就意味着将结构体数组的第一个元素，即第一个结构体变量的地址，也即第一个结构变量中的第一个成员的地址赋给了这个指针变量

typedef 别名

typedef是在编程语言中用来为复杂的声明定义简单的别名，新的名字是某种类型的别名，这样做改善了程序的可读性，它与宏定义有些差异。它本身是一种存储类的关键字，与auto、extern、mutable、static、register等关键字不能出现在同一个表达式中。

typedef为C语言的关键字，功能是用来声明一个已有的数据类型的新名字，比如 typedef int last ;  这就使得last成为 int 类型的别名  这样last这个名字就可以代替int出现在变量定义和参数声明的地方了

typedef也有一个特别的长处：它符合范围规则，使用typedef定义的变量类型其作用范围限制在所定义的函数或者文件内（取决于此变量定义的位置），而宏定义则没有这种特性。

结构体的内存对齐方式（存储空间）

结构体内存对齐：一个结构体变量定义完之后，其在内存中的存储并不等于其所包含元素的宽度之和，元素是按照定义顺序一个一个放到内存中去的，但并不是紧密排列的。从结构体存储的首地址开始，每个元素放置到内存中时，它都会认为内存是按照自己的大小来划分的，因此元素放置的位置一定会在自己宽度的整数倍上开始。

内存对齐可以大大提升内存访问速度，是一种用空间换时间的方法。内存不对齐会导致每次读取数据都会读取两次，使得内存读取速度减慢。

cpu把内存当成是一块一块的，块的大小可以是2,4,8,16 个字节，因此CPU在读取内存的时候是一块一块进行读取的，块的大小称为内存读取粒度。

如果结构体内存在长度大于处理器位数的元素，那么就以处理器的倍数为对齐单位；否则，如果结构体内的元素的长度都小于处理器的倍数的时候，便以结构体里面最长的数据元素为对齐单位。

另外  结构体的内存地址就是它第一个成员变量的地址  isa永远都是结构体中的第一个成员变量  所以结构体的地址也就是其isa指针的地址

内存对齐简介

由于内存的读取时间远远小于CPU的存储速度，这里用设定数据结构的对齐系数，即牺牲空间来换取时间的思想来提高CPU的存储效率。

内存对齐”应该是编译器的“管辖范围”。编译器为程序中的每个“数据单元”安排在适当的位置上。但是C语言的一个特点就是太灵活，太强大，它允许你干预“内存对齐”。如果你想了解更加底层的秘密，“内存对齐”对你就不应该再模糊了。这也是一个大小端模式的问题

每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n)来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。

规则：

1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。

2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack 指定的数值和结构(或联合) 最大数据成员长度中，比较小的那个进行对齐。

3、结合1、2可推断：当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果。

#pragmapack(n)  设定变量以n字节为对齐方式：

作用：指定结构体、联合以及类成员

语法：#pragmapack( [show] | [push | pop] [, identifier], n )

1，pack提供数据声明级别的控制，对定义不起作用；

2，调用pack时不指定参数，n将被设成默认值；

n：可选参数；指定packing的数值，以字节为单位；缺省数值是8，合法的数值分别是1、2、4、8、16。

其他参数都是可选的可先不了解

每个成员分别对齐，即每个成员按自己的方式对齐，并最小化长度；规则就是每个成员按其类型的对齐参数（通常是这个类型的大小）和指定对齐参数中较小的一个对齐。

大小端：

4、union 共用体（联合体）

在进行某些算法的C语言编程的时候，需要使几种不同类型的变量存放到同一段内存单元中。也就是使用覆盖技术，几个变量互相覆盖。这种几个不同的变量共同占用一段内存的结构，在C语言中 以关键字union声明的一种数据结构，这种被称作“共用体”类型结构，也叫联合体。

        “联合”与“结构”有一些相似之处。但两者有本质上的不同。在结构中各成员有各自的内存空间，一个结构体变量的总长度大于等于各成员长度之和。而在“联合”中，各成员共享一段内存空间，一个联合变量的长度等于各成员中最长的长度。注意这里所谓的共享不是指把多个成员同时装入一个联合变量内，而是指该联合变量可被赋予任一成员值，但每次只能赋一种值，赋入新值则冲去旧值，共用体变量中起作用的成员是最后一次存放的成员，在存入一个新成员后，原有成员就失去作用，共用体变量的地址和它的各成员的地址都是同一地址

一个联合类型必须经过定义之后，才能把变量说明为该联合类型:

注意：1、不能把共用体变量作为函数参数，也不能是函数带回共用体变量，但可以使专用指向共用体变量的指针

2、所有成员占用同一段内存，修改一制个成员会影响其余所有成员。

共用体的访问：

共用体访问成员的值时一般使用.运算符，指针时用->运算符（和结构体是一样的）

共用体的作用：

1、节省内存，有两个很长的数据结构，不会同时使用，比如一个表示老师，一个表示学生，如果要统计教师和学生的情况用结构体的话就有点浪费了！用结构体的话，只占用最长的那个数据结构所占用的空间，就足够了！

2、实现不同类型数据之间的类型转换，遇到各种类型的数据共用存储空间，很方便的实现了不同数据类型之间的转换，不需要显示的强制类型转换。

其他：

1、确定CPU的模式：大端、小端模式确定

大小端不同，则存储的方式也存在差别，比如int需要4个字节，而char只需要1个字节，根据1个字节所在的具体位置即可判定CPU的模式

2、寄存器的定义，实现整体的访问和单项的访问

希望对你有帮助！

作者：Mr_Li_

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