浅谈C语言结构体

目录

• 前言
• 什么是结构体
• 结构体类型的声明
• 结构的自引用
• 结构体变量的定义和初始化
• 结构体的使用
• 结构体内存对齐
• 结构体传参
• 总结

前言

在C语言中，除了内置的许多数据类型，C语言还为我们提供了自定义的数据类型，其中就包括结构体这一数据类型。

今天就让我们来学习一下与结构体相关的知识吧！

什么是结构体

首先我们要知道，什么是结构体？

在现实生活中，每一个事物都是复杂的，拥有许多的属性，为了表示这些属性，我们不可能用单一的数据类型来表示。

例如：一只猫具有的属性有：年龄、体重、名字、品种等等。

为了描述这只猫的属性，我们可以用整型变量来记录年龄、用浮点型变量来记录体重，用字符数组来记录名字和体重等等。

但是，这就需要我们创建多个变量来表示这只猫。就以上面的栗子来说，如果我们只需要表示一只猫的属性，就需要创建四次变量，这倒也可以接收，但如果我们要表示100只猫呢？我们就不可能每一只猫都单独的创建四次变量了吧？

我们可以知道，每一次猫的属性基本上都是相同的，无外乎年龄、体重、名字、品种等等，那么我们可不可把这些属性抽象出来呢？答案是肯定的，这就是我们的结构体！

结构体类型的声明

结构体声明的格式如下：

struct tag
{
member-list;
}variable-list;

代码演示如下

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

结构体有时候还可以进行特殊的声明

例如，不完全声明

//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;

答案是否定的。

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。

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？

上述代码是否可行呢？

答案也是否定的，结构体内部的成员变量不可包含结构体本身，否则就会无限套娃，死循环下去了。

当我们想要结构体里面还能有一个变量能够指向一个结构体的话，我们可以利用指针。

正确的自引用方式如下：

//代码2
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};

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，其实很简单。

我们可以先声明结构体类型，然后直接再后面定义结构体。

也可以先声明结构体类型，然后单独的定义结构体。

我们可以再定义结构体的同时对其进行初始化。

还可以先单独定义一个结构体，然后再单独对其初始化。

具体看下面的代码演示：

 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

结构体的使用

结构体的使用方法有两种：一是结构体直接使用成员变量，二是利用结构体指针来引用成员变量。

具体看下面的代码演示：

struct Stu
{
	double sco;//分数
	int age;//年龄
	char sex;//性别
};//分号不能丢

int main(){
 	struct Stu s1;
	struct Stu* p;
	p = &s1;
 	//结构体直接访问成员变量
	s1.age = 10;
	s1.sco = 88.8;
	s1.sex = 'N';
 	//通过结构体指针来访问
	p->age = 20;
	p->sco = 95.5;
	p->sex = 'W';
 	return 0;
}
 

结构体内存对齐

在我们已经掌握了结构体的基本使用之后，我们来探讨一个更加深入的问题。

如何计算结构体的大小？

struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));

小伙伴们你们认为上述代码的结构是多少呢？

如果你简单的认为是：1+4+1 = 6，那么你就错啦！

这段代码在VS编译器的默认情况下的运行结果为：12

为什么会这样呢？

这是因为，在内存中，存在着结构体对齐！

结构体对齐规则如下：

第一个成员始终在与结构体变量偏移量为0处。其他成员变量要对齐到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 该成员变量本身大小的较小值。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。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。

提示：VS编译器默认的对齐数为8

我们回看上面那段代码，并画图分析。

注意

我们可以修改编译器的默认对齐数，我们只需要加上这样一句代码就可以

//这里的数字就是我们想要修改称为的大小
//例如这里我们就修改称为了4
 #pragma pack(4)
 

以上就是结构体对齐的相关知识，由于这一部分内容比较难，所以小伙伴们一定要多加练习哦！

结构体传参

我们先看一段代码

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;
}

上面的 print1 和 print2 函数哪个好些？

答案显然是printf2函数。

原因如下：

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。

因此

我们在结构体传参的时候，需要传结构体的地址。

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注我们的更多内容!