1 结构体
1.1结构体类型的声明
1.1.1 结构的基础知识
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
1.1.2 结构的声明
struct tag
{
member-list;
}variable-list;
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
1.1.3 特殊的声明
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;
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
1.1.4 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？
//代码1
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
//可行否？
如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？
这里涉及到数据结构
所谓数据结构描述的就是数据在内存中的组织结构
这个结构体的自引用是错误的
你无法计算出sizeof(struct Node)的大小，类似于套娃，一个next变量里面又包含一个结构体，包含一个data
正确的自引用方式
//代码2
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
data//数据域
//struct Node* next//指针域
结构体指针访问下一个节点的地址进一步访问到下一个节点的数据
注意
//代码3
typedef struct
{
int data;
Node* next;
}Node;
//这样写代码，可行否？
//解决方案：
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
当你去编译的时候会报错
这里不能提前使用Node
原因我们要对一个结构体重命名的时候，结构体必须是完整的
这时我对结构体重命名为Node*就无法知道这个Node星从何处而来
1.1.5 结构体变量的定义和初始化
有了结构体类型，那如何定义变量
struct Point
{
int x;
int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1
struct Point p2; //定义结构体变量p2
//初始化：定义变量的同时赋初值。
struct Point p3 = {x, y};
struct Stu //类型声明
{
char name[15];//名字
int age; //年龄
};
struct Stu s = {"zhangsan", 20};//初始化
struct Node
{
int data;
struct Point p;
struct Node* next;
}n1 = {10, {4,5}, NULL}; //结构体嵌套初始化
struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};//结构体嵌套初始化
//struct SN
//{
// char c;
// int i;
//}sn1 = { 'q', 100 }, sn2 = {.i=200, .c='w'};//全局变量
//
//struct S
//{
// double d;
// struct SN sn;
// int arr[10];
//};
//
//int main()
//{
// //struct SN sn3, sn4;//局部变量
// //printf("%c %d\n", sn2.c, sn2.i);
// struct S s = { 3.14, {'a', 99}, {1,2,3} };
// printf("%lf %c %d\n", s.d, s.sn.c, s.sn.i);
// int i = 0;
// for (i = 0; i < 10; i++)
// {
// printf("%d ", s.arr[i]);
// }
// return 0;
//}
//
1.1.6 结构体内存对齐
我们已经掌握了结构体的基本使用了
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
//练习1
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
//练习2
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
这里打印的结构是12和8
那导致这个结果的原因是什么呢？
在解释这个答案之前我们需要了解以下offsetof这个宏
这个宏可以计算结构体成员相较于结构体起始位置的偏移量
对于第一个例子
打印偏移量可以发现，结构体成员不是按照顺序在内存中连续存放的，而是有一定的对齐规则的
结构体内存对齐规则：
1：结构体的第一个成员永远放在相较于结构体变量起始位置的偏移量为0的位置
2：从第二个成员开始，往后的每个成员都要对齐到某个对其数的整数倍处
对其数：结构体成员自身大小和默认对其数的较小值
VS上默认对其数为8
在gcc环境上没有默认对其数，对其数就是结构体成员的自身大小
这里需要重点注意以下对其数
i的自身大小是4，4和8的默认较小值为4，所以i必须要对齐到4的倍数
偏移量4就是4的倍数，一次往后数4个字节
目前我们只占用了9个字节
为什么打印出来是12个字节呢？
当然了这里有第三个注意的点就是：
结构体的总大小，必须是最大对齐数的整数倍
最大对齐数是所有成员的对齐数中最大的值
所以结构体成员中的最大对齐数为4，最小值12才是4的倍数，所以我们打印出来12个字节
根据上图我们可以发现，结构体成员第一个变量的起始位置为0，即偏移量从0开始
先找各个结构体成员的偏移量，然后找对齐数，算出总的对齐数再找结构体成员中最大的对齐数再和总的对齐数找出对齐数的倍数即可
我们通过下图引出第四个规则
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
简而言之就是说结构体S3中的最大对齐数为8，所以我们要从偏移量为8的位置处开始向下数16个字节，因为我们单独写出S3这个结构体依靠前3个规则就可以计算出大小为16个字节，也可以参考第一个和第二个例子进行计算
S4中的最大对齐数为8，所以总大小为32个字节
讲了这么多，为什么要内存对齐呢？
大部分的参考资料都是如是说的：
- 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 - 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，我们既要满足对齐，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
//例如：
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
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
1.1.7 修改默认对齐数
之前我们见过了 #pragma 这个预处理指令，这里我们再次使用，可以改变我们的默认对齐数
#include <stdio.h>
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S2
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
int main()
{
//输出的结果是什么？
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
return 0;
}
结论：
结构在对齐方式不合适的时候，我们可以自己更改默认对齐数文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-564311.html
1.1.8 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)
{
printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{
print1(s); //传结构体
print2(&s); //传地址
return 0;
}
直接上代码
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。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-564311.html
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