結(jié)構(gòu)體

在C語言中，可以使用結(jié)構(gòu)體（Struct）來存放一組不同類型的數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)體的定義形式為：

struct 結(jié)構(gòu)體名{
    結(jié)構(gòu)體所包含的變量或數(shù)組
};

結(jié)構(gòu)體是一種集合，它里面包含了多個變量或數(shù)組，它們的類型可以相同，也可以不同，每個這樣的變量或數(shù)組都稱為結(jié)構(gòu)體的成員（Member）。請看下面的一個栗子：

struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //學號
    int age;  //年齡
    char group;  //所在學習小組
    float score;  //成績
};

stu 為結(jié)構(gòu)體名，它包含了 5 個成員，分別是 name、num、age、group、score。結(jié)構(gòu)體成員的定義方式與變量和數(shù)組的定義方式相同，只是不能初始化。

注意大括號后面的分號“；”不能少哦~

結(jié)構(gòu)體也是一種數(shù)據(jù)類型，它由我們自己來定義，可以包含多個其他類型的數(shù)據(jù)。
像int、float、char 等是由C語言本身提供的數(shù)據(jù)類型，不能再進行分拆，我們稱之為基本數(shù)據(jù)類型；而結(jié)構(gòu)體可以包含多個基本類型的數(shù)據(jù)，也可以包含其他的結(jié)構(gòu)體。

結(jié)構(gòu)體變量

既然結(jié)構(gòu)體是一種數(shù)據(jù)類型，那么就可以用它來定義變量。例如：

struct stu stu1, stu2;

定義了兩個變量 stu1 和 stu2，它們都是 stu 類型，都由 5 個成員組成。注意關(guān)鍵字struct不能少。

還可以在定義結(jié)構(gòu)體的同時定義結(jié)構(gòu)體變量：

struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //學號
    int age;  //年齡
    char group;  //所在學習小組
    float score;  //成績
} stu1, stu2;

如果只需要 stu1、stu2 兩個變量，后面不需要再使用結(jié)構(gòu)體名定義其他變量，那么在定義時也可以不給出結(jié)構(gòu)體名，如下所示：

struct{  //沒有寫 stu
    char *name;  //姓名
    int num;  //學號
    int age;  //年齡
    char group;  //所在學習小組
    float score;  //成績
} stu1, stu2;

這樣的寫法很簡單，但是因為沒有結(jié)構(gòu)體名，后面就沒法用該結(jié)構(gòu)體定義新的變量了。

理論上講結(jié)構(gòu)體的各個成員在內(nèi)存中是連續(xù)存儲的，和數(shù)組非常類似，例如上面的結(jié)構(gòu)體變量 stu1、stu2 的內(nèi)存分布如下圖所示，共占用 4+4+4+1+4 = 17 個字節(jié)。但是在編譯器的具體實現(xiàn)中，各個成員之間可能會存在空隙，C語言中，結(jié)構(gòu)體大小的內(nèi)存分配，參考于這片文章：C語言中結(jié)構(gòu)體大小計算即存儲分配

這里我在做下總結(jié)：

運算符sizeof可以計算出給定類型的大小，對于32位系統(tǒng)來說，sizeof(char) = 1; sizeof(int) = 4。基本數(shù)據(jù)類型的大小很好計算，我們來看一下如何計算構(gòu)造數(shù)據(jù)類型的大小。

C語言中的構(gòu)造數(shù)據(jù)類型有三種：數(shù)組、結(jié)構(gòu)體和共用體。

數(shù)組是相同類型的元素的集合，只要會計算單個元素的大小，整個數(shù)組所占空間等于基礎(chǔ)元素大小乘上元素的個數(shù)。

結(jié)構(gòu)體中的成員可以是不同的數(shù)據(jù)類型，成員按照定義時的順序依次存儲在連續(xù)的內(nèi)存空間。和數(shù)組不一樣的是，結(jié)構(gòu)體的大小不是所有成員大小簡單的相加，需要考慮到系統(tǒng)在存儲結(jié)構(gòu)體變量時的地址對齊問題?？聪旅孢@樣的一個結(jié)構(gòu)體：

　　struct stu1
　　{
　　int i;
　　char c;
　　int j;
　　}；

先介紹一個相關(guān)的概念——偏移量。偏移量指的是結(jié)構(gòu)體變量中成員的地址和結(jié)構(gòu)體變量地址 的差。結(jié)構(gòu)體大小等于最后一個成員的偏移量加上最后一個成員的大小。顯然，結(jié)構(gòu)體變量中第一個成員的地址就是結(jié)構(gòu)體變量的首地址。因此，第一個成員i的偏 移量為0。第二個成員c的偏移量是第一個成員的偏移量加上第一個成員的大小（0+4）,其值為4；第三個成員j的偏移量是第二個成員的偏移量加上第二個成 員的大?。?+1）,其值為5。

實際上，由于存儲變量時地址對齊的要求，編譯器在編譯程序時會遵循兩條原則：一、結(jié)構(gòu)體變量中成員的偏移量必須是成員大小的整數(shù)倍（0被認為是任何數(shù)的整數(shù)倍） 二、結(jié)構(gòu)體大小必須是所有成員大小的整數(shù)倍。

對照第一條，上面的例子中前兩個成員的偏移量都滿足要求，但第三個成員的偏移量為5，并不是自身(int)大小的整數(shù)倍。編譯器在處理時會在第二個成員后面補上3個空字節(jié)，使得第三個成員的偏移量變成8。

對照第二條，結(jié)構(gòu)體大小等于最后一個成員的偏移量加上其大小，上面的例子中計算出來的大小為12，滿足要求。

再看一個滿足第一條，不滿足第二條的情況：

　　struct stu2
　　{
　　int k;
　　short t;
　　}；

成員k的偏移量為0；成員t的偏移量為4，都不需要調(diào)整。但計算出來的大小為6，顯然不 是成員k大小的整數(shù)倍。因此，編譯器會在成員t后面補上2個字節(jié)，使得結(jié)構(gòu)體的大小變成8從而滿足第二個要求。由此可見，大家在定義結(jié)構(gòu)體類型時需要考慮 到字節(jié)對齊的情況，不同的順序會影響到結(jié)構(gòu)體的大小。對比下面兩種定義順序

　　struct stu3
　　{
　　char c1;
　　int i;
　　char c2;
　　}

　　struct stu4
　　{
　　char c1;
　　char c2;
　　int i;
　　}

雖然結(jié)構(gòu)體stu3和stu4中成員都一樣，但sizeof(struct stu3)的值為12而sizeof(struct stu4)的值為8。

如果結(jié)構(gòu)體中的成員又是另外一種結(jié)構(gòu)體類型時應該怎么計算呢？只需把其展開即可。但有一點需要注意，展開后的結(jié)構(gòu)體的第一個成員的偏移量應當是被展開的結(jié)構(gòu)體中最大的成員的整數(shù)倍?？聪旅娴睦樱?/p>

　　struct stu5
　　{
　　short i;
　　
　　struct{
　　  char c;
　　  int j;
　　} ss;
　
　　int k;
　　}

結(jié)構(gòu)體stu5的成員ss.c的偏移量應該是4，而不是2。整個結(jié)構(gòu)體大小應該是16。

如何給結(jié)構(gòu)體變量分配空間由編譯器決定，以上情況針對的是Linux下的GCC。其他平臺的C編譯器可能會有不同的處理，看到這里估計還是有些同學不太明白，多看幾遍，領(lǐng)悟領(lǐng)悟，就好啦！

成員的獲取和賦值

結(jié)構(gòu)體和數(shù)組類似，也是一組數(shù)據(jù)的集合，整體使用沒有太大的意義。數(shù)組使用下標[ ]獲取單個元素，結(jié)構(gòu)體使用點號.獲取單個成員。獲取結(jié)構(gòu)體成員的一般格式為：

結(jié)構(gòu)體變量名.成員名;

通過上面的格式就可以獲取成員的值，和給成員賦值，看下面的栗子：

#include <stdio.h>
int main(){
    struct{
        char *name;  //姓名
        int num;  //學號
        int age;  //年齡
        char group;  //所在小組
        float score;  //成績
    } stu1;
    //給結(jié)構(gòu)體成員賦值
    stu1.name = "haozi";
    stu1.num = 12;
    stu1.age = 18;
    stu1.group = 'A';
    stu1.score = 136.5;
    //讀取結(jié)構(gòu)體成員的值
    printf("%s的學號是%d，年齡是%d，在%c組，今年的成績是%.1f！\n", stu1.name, stu1.num, stu1.age, stu1.group, stu1.score);
    return 0;
}

運行結(jié)果：
haozi的學號是12，年齡是18，在A組，今年的成績是136.5！
除了這種方式賦值外，還可以在定義的時候賦值：

struct{
    char *name;  //姓名
    int num;  //學號
    int age;  //年齡
    char group;  //所在小組
    float score;  //成績
} stu1, stu2 = { "haozi", 12, 18, 'A', 136.5 };

不過整體賦值僅限于定義結(jié)構(gòu)體變量的時候，在使用過程中只能對成員逐一賦值，這和數(shù)組的賦值非常類似。

結(jié)構(gòu)體與指針

指針也可以指向一個結(jié)構(gòu)體，定義的形式一般為：

struct 結(jié)構(gòu)體名 *變量名;

看例子：

struct Man{
    char name[20];
    int age;
};
void main(){
    struct Man m1 = {"Jack",30};
    //結(jié)構(gòu)體指針
    struct Man *p = &m1;
    printf("%s,%d\n", m1.name, m1.age);
    printf("%s,%d\n",(*p).name,(*p).age);
    //“->”（箭頭）是“(*p).”簡寫形式
    printf("%s,%d\n", p->name, p->age);
    //(*env)->

    system("pause");
}

編譯出的結(jié)果是：

Jack,30
Jack,30
Jack,30
請按任意鍵繼續(xù). . .

上面代碼：printf("%s,%d\n", m1.name, m1.age);還可以換成： printf("%s,%d\n", （*p）.name, m1.age);或者 printf("%s,%d\n", p->name, m1.age);
其運行結(jié)果還是一樣的。

獲取結(jié)構(gòu)體成員通過結(jié)構(gòu)體指針可以獲取結(jié)構(gòu)體成員，一般形式為：

(*pointer).memberName

或者：

pointer->memberName

聯(lián)合體（共用體）

結(jié)構(gòu)體（Struct）是一種構(gòu)造類型或復雜類型，它可以包含多個類型不同的成員。在C語言中，還有另外一種和結(jié)構(gòu)體非常類似的語法，叫做共用體（Union），它的定義格式為：

union 共用體名{
    成員列表
};

共用體有時也被成為聯(lián)合體；

結(jié)構(gòu)體和共用體的區(qū)別在于：結(jié)構(gòu)體的各個成員會占用不同的內(nèi)存，互相之間沒有影響；而共用體的所有成員占用同一段內(nèi)存，修改一個成員會影響其余所有成員。

結(jié)構(gòu)體占用的內(nèi)存大于等于所有成員占用的內(nèi)存的總和（成員之間可能會存在縫隙），共用體占用的內(nèi)存等于最長的成員占用的內(nèi)存。共用體使用了內(nèi)存覆蓋技術(shù)，同一時刻只能保存一個成員的值，如果對新的成員賦值，就會把原來成員的值覆蓋掉。

共用體也是一種自定義類型，可以通過它來創(chuàng)建變量，例如：

union data{
    int n;
    char ch;
    double f;
};
union data a, b, c;

上面是先定義共用體，再創(chuàng)建變量，也可以在定義共用體的同時創(chuàng)建變量：

union data{
    int n;
    char ch;
    double f;
} a, b, c;

共用體 data 中，成員 f 占用的內(nèi)存最多，為 8 個字節(jié)，所以 data 類型的變量（也就是 a、b、c）也占用 8 個字節(jié)的內(nèi)存，請看下面的栗子：

#include<stdio.h>  
union var{  
        long j;  
        int i;  
};  
main(){  
        union var v;  
        v.j = 5;  
        printf("v.j is %d\n",v.i);  
        v.i = 6;  //最后一次賦值有效
        printf("now v.j is %ld! the address is %p\n",v.j,&v.j);  
        
        printf("now v.i is %d! the address is %p\n",v.i,&v.i);  

        system("pause");
}  

編譯并運行結(jié)果：

v.j is 5  
now v.j is 6! the address is 0xbfad1e2c  
now v.i is 6! the address is 0xbfad1e2c  

這段代碼不但驗證了共用體的長度，還說明共用體成員之間會相互影響，修改一個成員的值會影響其他成員。

學習理解并整理下來的筆記。
希望大家能夠指點或提出寶貴意見，謝謝！一起學習。
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