结构体

结构体的声明

普通声明
struct tag
{
    member-list; 
}variable-list;
 
 
特殊声明
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;
 
在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &x;
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

特殊的声明

在声明结构的时候，可以不完全声明

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

结构的自引用

在结构体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？

不可以，正确的自引用方式：

//代码 2

struct Node

{

int data ;

struct Node * next ;

};

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 ;

结构体内存对齐

这是一个特别热门的考点：结构体内存对齐

如何计算？

结构体的对齐规则：

        1.第一个成员在与结构体变量偏移量为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大小的较小值

        注：vs中默认对齐数为8，若想改变对齐数，可使用#pragma pack()这个预处理指令修改，括号里写想设置的默认对齐数，如果单独#pragma，则是取消已经设置的默认对齐数，还原默认。Linux环境下没有默认对齐数，这时，它自身大小就是对齐数

        3.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

        4.如果是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，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

为什么存在内存对齐？有一些观点是这么说的：

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齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要做两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问

总的来说就是：结构体的内存对齐是拿空间换时间的做法

那么在设计结构体的时候，为了尽量满足对齐+节省空间，我们：

让占用空间小的成员尽量集中在一起

计算结构体大小（offsetof）

size_t offsetof( structName, memberName );

offsetof是一个宏函数，可以计算出结构体中某变量相对于首地址的偏移

需要包含的头文件：#include

printf("%u\n",offsetof(struct  s1,    c1) );

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 。

2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

位段不对齐，因为设计它就是为了节省空间

比如：

struct A

{

        int _a : 2 ;//00

        int _b : 5 ;//00000

        int _c : 10 ;//00 0000 0000

        int _d : 30 ;//00 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

};

位段的位实际指的是二进制位，冒号后面的数字的意义是其所占内存的bit位。_a这个成员只占2个bit位，它组成的结构体所占的空间可能会小一点，可以节省空间

位段的内存分配

注意，这里位段的存储顺序和大小端无关，因为大小端是排字节序的，而这里存储的是一个字节为单位，内部比特位的存储，而不是字节的顺序

1. 位段的成员可以是 int、unsigned int、signed int 或者是 char （属于整形家族）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 ;

};

struct S s = { 0 };

s . a = 10 ;

s . b = 12 ;

s . c = 3 ;

s . d = 4 ;

// 空间是如何开辟的？

 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的话，在16会机器上会出问题）

3.位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配没有标准来定义

4.当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳第一个位段剩余的位时，是舍弃剩余的位还是利用剩余的位，是不确定的

位段的应用场景

在某些情况下，会涉及到位段。数据在网络上传输时，会有数据的封装，注意，下图的源ip地址指的是发送数据（A）的ip地址，目的ip地址是接受数据（B）的ip地址

在网络协议栈会有下图这些，这些成员就能用位段的形式实现，本身空间就小，又节省了空间