C语言结构体与位段

深度理解结构体与位段

1.结构体的定义 

有以下3种方法定义结构体类型变量。
（1）先声明结构体类型再定义变量

（2）在声明类型的同时定义变量

例如：

struct Student{int num;char name[20];int age;float score;char address;}student1,student2;

（3）直接定义结构体类型变量

struct {    成员表}变量名表;

2.结构体初始化

例如：

struct Student{int num;char name[20];int age;float score;char address[30];}student1={10001,"zhangsan",18,98.9,"太白路五路口"};

3.结构体的typedef 

typedef struct Student{int num;char name[20];int age;float score;char address[30];}Student;

typedef为这个新的结构起了一个名字，叫Node

4.结构体的内存存储（内存对齐规则，为什么存在内存对齐？） 

内存对其规则：

（1）结构的第一个成员永远放在0偏移处；

（2）从第二个成员开始都要对齐到某个对齐数的整数倍处

其中，对齐数为结构成员自身大小和默认对齐数的较小值，默认对齐数：vs---8,  linux---4

（3）结构体自身的总大小必须是最大对齐数的整数倍。

对齐原因：

（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，处理器需要作两次内存访问，然后拼凑出数据，而对齐的内存访问一次，就可以得到数据。

一个空结构体的大小为1，不是0的原因是:当你定义多个结构体变量时，由于占0个字节，所有他们的起始地址很可能相同，这是不允许出现的，为了避免浪费所以空结构体的大小为一个字节相对合适。

5.位段

（1）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。也可以有意使某位域从下一单元开始。

struct S{int a : 2;int b : 10;int c : 5;int d : 20;};int main(){struct S stu;printf("%d\n", sizeof(stu));system("pause:");return 0;}

（2）由于位域不允许跨两个字节，因此位域的长度不能大于一个字节的长度。
（3）位域可以无位域名，这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。

（4）位段的存储和位段的总大小跟平台有关系，位段不存在内存对齐。

（5）位段是不跨平台的，是由于存储方式导致。