【C/C++】自定义类型：结构体
自定义类型：结构体
1.结构体类型的声明
前⾯我们在学习操作符的时候，已经学习了结构体的知识，这⾥稍微复习⼀下。
1.1 结构体回顾
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。
1.1.1 结构的声明
代码语言：javascript
AI代码解释
struct tag//标签名 { member-list;//成员 1个或多个 }variable-list;//变量列表例如描述⼀个学⽣：
代码语言：javascript
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struct Stu { char name[20];//名字 int age;//年龄 char sex[5];//性别 char id[20];//学号 }; //分号不能丢代码语言：javascript
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struct Book b2;//全局变量 int main() { struct Book b1;//局部变量 return 0; }1.1.2 结构体变量的创建和初始化
代码语言：javascript
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#include <stdio.h> struct Stu { char name[20];//名字 int age;//年龄 char sex[5];//性别 char id[20];//学号 }; int main() { //按照结构体成员的顺序初始化 struct Stu s = { "张三", 20, "男", "20230818001" }; printf("name: %s\n", s.name); printf("age : %d\n", s.age); printf("sex : %s\n", s.sex); printf("id : %s\n", s.id); //按照指定的顺序初始化 struct Stu s2 = { .age = 18, .name = "lisi", .id = "20230818002", .sex = "⼥" }; printf("name: %s\n", s2.name); printf("age : %d\n", s2.age); printf("sex : %s\n", s2.sex); printf("id : %s\n", s2.id); return 0; }1.2 结构的特殊声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
⽐如：
代码语言：javascript
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//匿名结构体类型 struct//这里不写名字 { int a; char b; float c; }s;//可以在这初始化 //}s={'x',100.3.14}; int main() { printf("%c %d %lf",s.c,s.i,s.d); }匿名结构体也可以重新命名
代码语言：javascript
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typedef struct { char c; int i; double d; }s;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？
代码语言：javascript
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//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。
匿名的结构体类型，如果没有对结构体类型重命名的话，基本上只能使⽤⼀次。
1.3 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？
⽐如，定义⼀个链表的节点：
在这之前先讲一下链表
数据结构–其实是数据在内存中的存储和组织的结构 数据有多种
线性数据结构：顺序表，链表，栈，队列
顺序表–数组
在这里插入图片描述
链表
在这里插入图片描述
代码语言：javascript
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//定义一个链表节点 struct Node { int data; struct Node next; };上述代码正确吗？如果正确，那 sizeof(struct Node) 是多少？
仔细分析，其实是不⾏的，因为⼀个结构体中再包含⼀个同类型的结构体变量，这样结构体变量的⼤ ⼩就会⽆穷的⼤，是不合理的。
正确的⾃引⽤⽅式：
代码语言：javascript
AI代码解释
struct Node{ int data;//数据 struct Node* next;//指针 };在结构体⾃引⽤使⽤的过程中，夹杂了 typedef 对匿名结构体类型重命名，也容易引⼊问题，看看 下⾯的代码，可⾏吗？
代码语言：javascript
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typedef struct { int data; Node* next; }Node;答案是不⾏的，因为Node是对前⾯的匿名结构体类型的重命名产⽣的，但是在匿名结构体内部提前使 ⽤Node类型来创建成员变量，这是不⾏的。
匿名结构体类型不能实现结构体的自引用
解决⽅案如下：定义结构体不要使用匿名结构体了
代码语言：javascript
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typedef struct Node { int data; struct Node* next; }Node;代码语言：javascript
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//上述代码等价于下边代码 struct Node { int data; struct Node* next; } typedef struct Node Node;2.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。
这也是⼀个特别热⻔的考点： 结构体内存对⻬
2.1 对⻬规则
⾸先得掌握结构体的对⻬规则：
1.结构体的第1个成员对⻬到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处
2.从第2个成员变量开始，都要对⻬到某个对⻬数的整数倍的地址处。
对⻬数=编译器默认的⼀个对⻬数与该成员变量⼤⼩的较⼩值。
VS 中默认的值为 8
Linux中gcc没有默认对⻬数，对⻬数就是成员⾃⾝的⼤⼩
3.结构体总大小为最大对齐数（结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数，所有对⻬数中最⼤的）的 整数倍。
4.如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数
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//练习1 struct S1 { // 默认 对齐数 char c1;// 1 8 1 int i;// 4 8 4 char c2;// 1 8 1 }; printf("%d\n", sizeof(struct S1)); //练习2 struct S2 { char c1; char c2; int i; }; printf("%d\n", sizeof(struct S2)); //练习3 struct S3 { double d; char c; int i; }; printf("%d\n", sizeof(struct S3)); //练习4-结构体嵌套问题 struct S4 { char c1; struct S3 s3; double d; }; printf("%d\n", sizeof(struct S4));在这里插入图片描述
2.2 为什么存在内存对齐？
⼤部分的参考资料都是这样说的：
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⻬。原因在于，为了访问未对⻬的内存，处理器需要 作两次内存访问；⽽对⻬的内存访问仅需要⼀次访问。假设⼀个处理器总是从内存中取8个字节，则地 址必须是8的倍数。如果我们能保证将所有的double类型的数据的地址都对⻬成8的倍数，那么就可以 ⽤⼀个内存操作来读或者写值了。否则，我们可能需要执⾏两次内存访问，因为对象可能被分放在两 个8字节内存块中。总体来说：结构体的内存对⻬是拿空间来换取时间的做法。