【C语言】1. 结构体struct（结构体概念、结构体指针、结构体作为函数参数、传值与传地址、内存对齐（struct与union））_c语言struct函数

1. 结构体struct

1.1 结构体类型的概念

“结构体”是一种构造类型，它是由若干“成员”组成的，其中的每一个成员可以是一个基本数据类型也可以是一个构造类型。
假如在程序中要使用“学生”这样一个类型，学生具有姓名、性别、年龄等属性
声明结构体使用的关键字是struct，其一般形式为：

struct 结构体名
{
	成员列表
};
1
2
3
4

关键字struct表示声明结构，其后的结构体名表示该结构的类型名
注意：大括号最后面有一个分号“ ； ”，不要忘记
例如：

struct Student
{
	char _name[10];
	char _gender[10];
	int _age;
};
1
2
3
4
5
6

使用关键字struct声明一个名为Student的结构体类型，在结构体中定义的变量是Student结构的成员。

1.2 结构体变量的定义

1.2.1 声明结构体类型，再定义变量(最常用)

//创建结构体模板
struct Student
{
	char _name[10];
	char _gender[10];
	int _age;
};
//使用该模板创建3个变量stu1,stu2,stu3
struct Student stu1,stu2,stu3;
1
2
3
4
5
6
7
8
9

缺点就是定义变量时必须带上struct
可以使用typedef进行简写，这样在定义变量时比较简洁

//结构体模板struct Student重新命名为Stu
typedef struct Student
{
	char _name[10];
	char _gender[10];
	int _age;
}Stu;
//使用Stu创建3个变量stu1,stu2,stu3
Stu stu1,stu2,stu3
1
2
3
4
5
6
7
8
9

此处使用typedef为结构体模板struct Student定义一个别名Stu

1.2.2 在声明结构体类型时，定义变量

struct Student
{
	char _name[10];
	char _gender[10];
	int _age;
}stu1,stu2,stu3;
1
2
3
4
5
6

1.2.3 直接定义结构体类型变量

struct 
{
	char _name[10];
	char _gender[10];
	int _age;
}stu1,stu2,stu3;
1
2
3
4
5
6

缺点：不能用该结构定义新的变量。

1.3 结构体变量的引用

结构体变量名.成员名
1

在引用结构的成员时，可以在结构的变量名的后面加上成员运算符“ . ”和成员的名字

Stu._name = "Hanmei";
Stu._age = 15;
1
2

2. 结构体数组

定义结构体数组的一般形式如下：

struct 结构体名
{
	成员列表
}数组名;
1
2
3
4

struct Student
{
	char _name[10];
	char _gender[10];
	int _age;
}stu[10];
1
2
3
4
5
6

也可以先声明结构体类型再定义结构体数组

typedef struct Student
{
	char _name[10];
	char _gender[10];
	int _age;
}Stu;
1
2
3
4
5
6

在主函数中定义结构体数组

Stu stu[10];
1

3. 结构体指针

3.1 概念

结构体指针：指向结构体变量的指针
定义结构体指针的一般形式：

结构体类型* 指针名
1

定义一个指向struct Student结构类型的 p 指针变量如下：

struct Student* p;
1

使用指向结构体变量的指针访问成员有以下两种方法：

3.2 第一种方法是使用点运算符引用结构成员

(*p).成员名;
1

注意：*p一定要使用括号，因为点运算符的优先级是最高的

3.3 第二种方法是指向运算符引用结构成员

p->成员名;
1

假如student为结构体变量，p为指向结构体变量的指针，则下列3种形式的效果是等价的

student.成员名;
(*p).成员名;
p->成员名;
1
2
3

在使用"->"引用成员时，要注意分析以下情况：
p->iGrade; //表示指向结构体变量中成员iGrade的值
p->iGrade++; //表示指向结构体变量中成员iGrade的值，使用后该值加1
++p->iGrade; //表示指向结构体变量中成员iGrade的值加1，计算后再使用

4. 结构体作为函数参数

4.1 使用结构体变量作为函数参数

使用结构体变量作为函数的实际参数时，采取的是“值传递”，它会将结构体变量所占内存单元的内容全部顺序传递给形参，形参也必须是同类型的结构体变量

void Display(struct Student stu);
1

在形参的位置使用结构体变量，但是函数调用期间，形参也要占用内存单元，这种传递方式在空间和时间上开销都比较大
另外，根据函数参数传值方式，如果在函数内部修改了变量中成员的值，则改变的值不会返回到主调函数中

4.2 使用指向结构体变量的指针作为函数参数

在传递结构体变量的指针时，只是将结构体变量的首地址进行传递，并没有将变量的副本进行传递

void Display(struct Student *stu);
1

5. 传值与传地址

5.1 传值

实际是把实参的值赋值给行参，相当于copy。那么对行参的修改，不会影响实参的值

5.2 传地址

实际是传值的一种特殊方式，只是他传递的是地址，不是普通的赋值，那么传地址以后，实参和行参都指向同一个对象，因此对形参的修改会影响到实参

5.3 传值举例

值传递：可以看到a，b的值并没有被交换
在main函数中swap(a,b)将a,b两个值传给了调用函数swap中的x,y，在swap调用函数中完成了x和y的交换，但是只是完成了x,y的交换，跟主函数中的a,b没有任何关系。这只是一次单向的传递过程，x,y是定义在函数swap中的局部变量，当函数调用结束后，它俩就over了，被残忍抛弃了（子函数的生命期为子函数开始调用到结束调用，调用结束后就主动释放了），因此它们没有渠道把交换的值传回给a,b

5.4 传地址举例

传地址是实参和行参都指向同一个对象，因此对形参的修改会影响到实参

6. 内存对齐（struct 与 union）

6.1 struct 与 union区别

struct：用户自定义数据类型，是一些变量的集合体。
union：也是一种特殊的自定义类型，也包含一系列的成员，特征是这些成员公用同一块内存空间，所以联合变量的大小，至少是最大成员的大小。
（1）struct可以存储多个成员信息，而union只能存储最后一个成员的信息；（2）struct会给每一个成员分配内存空间，而union的所有成员公用一块内存空间；
（3）union的不同成员赋值，将会对其他成员重写，而struct的不同成员赋值是互不影响的。

6.2 结构体内存对齐

（1）第一个成员在偏移量为0的地址处；
（2）其他成员变量对齐到某个数字的整数倍地址处，这个数是编译器默认的对齐数与该成员大小的较小值，VS中默认是8，也可以使用#pragma pack来修改默认对齐数；
（3）结构体的总大小为最大对齐数的整数倍。

6.3 联合体内存对齐

（1）联合的大小至少是最大成员的大小；
（2）当最大成员的大小不是最大对齐数的整数倍时，要对齐到最大对齐数的整数倍。

6.4 类型所占字节数

6.5 内存对齐示例

示例1

struct name1
{
	char str;  //1字节
	short x;   //2字节
	int num;   //4字节
};
1
2
3
4
5
6

sizeof(name1) = 8  // 1(2) + 2 + 4 = 8
1

示例2

struct A
{
char t:4; //4表示占一个字节的4个比特位
char k:4;
unsigned short i:8;
unsigned long m;
}; 
1
2
3
4
5
6
7

一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存放另一位域时，应从下一单元起存放该位域。

sizeof(A) = 8   //1 + 1 + 2 + 4 = 8
1

示例3

struct name2
{
	char str;
	int num;
	short x;
}; 
1
2
3
4
5
6

sizeof(name2) = 12   // 1(4) + 4 + 2(4) = 12
1

示例4

struct st1
{
	unsigned chara:7;/*字段a占用了一个字节的7个bit*/

	unsigned charb:2;/*字段b占用了2个bit*/

	unsigned charc:7;/*字段c占用了7个bit*/
}s1;
1
2
3
4
5
6
7
8

sizeof(s1) = 3  // 1 + 1 + 1 = 3
1

示例5

struct st2
{
	unsigned inta:31;

	unsigned intb:2;/*前一个整型变量只剩下1个bit，容不下2个bit，所以只能存放在下一个整型变量*/

	unsigned int c:31;
}s2;
1
2
3
4
5
6
7
8

sizeof(s2) = 12   // 4 + 4 + 4 = 12
1