前言：本章给大家详细介绍一下结构体的相关内容，结构体类型，定义和初始化，内存对齐等，让我们来了解一下吧

1.结构体的声明

结构：结构就是一些值的集合，这些值就是成员变量。

结构体的关键字struct

1.1一般的结构体声明

当我们想要描述一个学生，因为学生有很多的成员变量，比如姓名，年龄，这个时候我们就可以使用结构体来声明

	struct student
	{
		char name[20];//姓名
		int age;//年龄
		char sex[10];//性别
	}s;

接下来给大家介绍一下：

1.2匿名结构体  

	struct
	{
		char a[10];
		int b;
	}x;

就是在结构体声明的时候省去结构体标签 

1.3自引用结构体

结构体也是可以自己引用自己的

	struct stu
	{
		int n;
		struct stu* next;
	};

这样结构体就可以自己对自己引用了

1.4结构体的定义的初始化

#include<stdio.h>
struct student
{
	char name[20];//姓名
	int age;//年龄
}s1 = { "xiaoming",15 };
int main()
{
	struct student s2 = { "dazheng",30 };
	return 0;
}

接下来让我们分析一下：

 2.结构体成员访问

结构体成员访问有2种形式：

2.1结构体变量访问成员

通过操作符.进行访问，接受两个操作数

#include<stdio.h>
struct student
{
	char name[20];//姓名
	int age;//年龄
}s1 = { "xiaoming",15 };
int main()
{
	struct student s2 = { "dazheng",30 };
	printf("%d", s1.age);
	return 0;
}

s1.age就是访问s1当中的年龄成员

 2.2结构体指针访问指向变量的成员

#include<stdio.h>
struct student
{
	char name[20];
	int age;
}s1 = { "xiaoming",15 };
void print(struct student* p)
{
	printf("%s %d\n", p->name, p->age);
}
int main()
{
	struct student s2 = { "dazheng",30 };
	print(&s2);
	return 0;
}

3.结构体的内存对齐

我们已经了解了结构体的基本使用，接下来让我们了解一下结构体的大小

这里就有一个考点：结构体对齐

3.1对齐规则

首先我们要知道结构体的对齐规则：

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对齐数的整数倍的地址处

对齐数就是编译器默认的一个对齐数与该成员的较小值，VS中默认为8

比如说int类型占4个字节，vs默认为8，其较小值就是4，所以对齐数就是4

3.结构体总大小为最大对齐数的整数倍

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，结构体的整体大小就是所有最大对齐数的整数倍

3.2列题理解

接下来让我们看一下例题进行理解

#include<stdio.h>
struct s1
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
int main()
{
	printf("%d", sizeof(struct s1));
	return 0;
}

接下来给大家画图分析一下：

让我们看一下运行结果：

接下来我们看一下结构体的嵌套问题：

#include<stdio.h>
struct S3
{
	double d;
	char c;
	int i;
};
struct S4
{
	char c1;
	struct S3 s3;
	double d;
};
int main()
{
	printf("%d", sizeof(struct S4));
	return 0;
}

接下来给大家画图分析一下：

 运行结果：

3.3内存对齐的原因

当我们了解了对齐规则来给大家讲解一下为什么会有内存对齐

1.平台原因

我们使用的编译平台些许不同，不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的

2.性能原因

数据结构应该尽可能在自然边界对齐，为了访问未对齐的内存，处理器就需要访问两次，而访问对齐的内存，只需要一次访问，可以大大节省时间，结构体的内存对齐就是拿空间来换取时间的做法

注意：当我们设计结构体时，尽可能让占用空间小的成员集中在一起，这样既可以节省空间，也可以节省一定的时间

3.4修改默认对齐数

我们可以使用#pragma这个预处理指令

#pragma pack(1) //设置默认对齐数为1
#include<stdio.h>
struct s1
{
	char c1;  //1 1 1
	int i;	  //4 1 1
	char c2;  //1 1 1
};
int main()
{
	printf("%d", sizeof(struct s1));
	return 0;
}
#pragma pack()  //取消设置的默认对齐数

修改默认对齐数为1，内存就只占6个字节

当结构在对齐方式不太合适的时候，我们可以自己根据情况修改默认对齐数 

4.位段

4.1位段的介绍

1.位段的成员必须是 int  unsigned int  signed int

2.位段的成员名后边有一个冒号和数字

struct a
{
	int a : 2;
	int b : 3;
};

4.2位段的内存分配

#include<stdio.h>
struct S
{
	char a : 3;
	char b : 4;
	char c : 5;
	char d : 6;
};
int main()
{
	struct S s = { 0 };
	s.a = 10;
	s.b = 12;
	s.c = 3;
	s.d = 4;
	printf("%d", sizeof(struct S ));
	return 0;
}

我们通过这段代码来理解一下位段在内存中如何储存

接下来画图给大家分析一下：

 接下来我们再看一道例题

int main()
{
  unsigned char puc[4];
  struct tagPIM
  {
    unsigned char ucPim1;
    unsigned char ucData0 : 1;
    unsigned char ucData1 : 2;
    unsigned char ucData2 : 3;
  }*pstPimData;
  pstPimData = (struct tagPIM*)puc;
  memset(puc,0,4);
  pstPimData->ucPim1 = 2; 
  pstPimData->ucData0 = 3;
  pstPimData->ucData1 = 4;
  pstPimData->ucData2 = 5;
  printf("%02x %02x %02x %02x\n",puc[0], puc[1], puc[2], puc[3]);
  return 0;
}

 

相信大家对位段的计算有了一定的了解 

4.3位段的好处

 合理的使用位段可以大大的节省空间，更加合理的分配空间，节省空间

4.4位段的缺点（位段的跨平台问题）

1.int位段被当成是有符号还是无符号是不确定的

2.位段的最大数目不能确定

3.位段成员在内存中是从左向右分配，还是从右向左分配不确定（VS从右向左分配）

4.当一个结构包含两个位段，第二个位段的成员比较大，无法容纳在第一个位段时，是舍弃剩余位还是利用不确定

4.5位段的使用

当我们在网络上发送信息，是有网络协议的，下面是网络协议中，IP数据报的格式，可以看到这里很多只需要几个bit，所以使用位段可以大大的节省空间，可以让更加网络的畅通

 结语：

本章主要介绍了结构体的声明，成员访问，内存的对齐规则，以及位段，当我们了解这些可以对结构体有更好的认识，在今后可以更加合理的利用，欢迎大家评论，如有错误及时与我联系改正