【C语言】C语言结构体解析

    结构体(struct)是由一系列具有相同类型或不同类型的数据构成的数据集合，叫做结构。在C语言中，结构体(struct)指的是一种数据结构，是C语言中聚合数据类型(aggregate data type)的一类。结构体可以被声明为变量、指针或数组等，用以实现较复杂的数据结构。结构体同时也是一些元素的集合，这些元素称为结构体的成员(member)，且这些成员可以为不同的类型，成员一般用名字访问。

     下面是一段简单的程序：

#include <stdio.h>struct S{char a;int b;double c;};int main(){printf("%d", sizeof(struct S));system("pause");return 0;}

     在上面程序中，S为结构体的标志，并且声明了有三个成员的结构体，分别为char字符型，int整型，和双精度double型。

  

struct SIMPLE{  int a;  char b;  double c;};

同上声明了拥有3个成员的结构体，分别为整型的a，字符型的b和双精度的c。结构体的标签被命名为SIMPLE,没有

声明变量。

用SIMPLE标签的结构体，另外声明了变量t1、t2、t3

struct SIMPLE t1, t2[20], *t3;

   也可以用typedef创建新类型

typedef struct{int a;char b;double c;} Simple2;

    现在可以用Simple2作为类型声明新的结构体变量
Simple2 u1, u2[20], *u3;

    在上面的声明中，第一个和第二声明被编译器当作两个完全不同的类型，即使他们的成员列表是一样的，如果令t3=&s1，则是非法的。

结构体作用：

     结构体和其他类型基础数据类型一样，例如int类型，char类型 只不过结构体可以做成你想要的数据类型。以方便日后的使用。
     在实际项目中，结构体是大量存在的。研发人员常使用结构体来封装一些属性来组成新的类型。由于C语言内部程序比较简单，研发人员通常使用结构体创造新的“属性”，其目的是简化运算。 
结构体在函数中的作用不是简便，其最主要的作用就是封装。封装的好处就是可以再次利用。让使用者不必关心这个是什么，只要根据定义使用就可以了。

结构体的大小与内存对齐
     结构体的大小不是结构体元素单纯相加就行的，因为我们主流的计算机使用的都是32bit字长的CPU，对这类型的CPU取4个字节的数要比取一个字节要高效，也更方便。所以在结构体中每个成员的首地址都是4的整数倍的话，取数据元素时就会相对更高效，这就是内存对齐的由来。每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。
规则：
1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。 

2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行。

3、结合1、2可推断：当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果。

位段：

  位段，C语言允许在一个结构体中以位为单位来指定其成员所占内存长度，这种以位为单位的成员称为“位段”或称“位域”( bit field) 。利用位段能够用较少的位数存储数据。信息的存取一般以字节为单位。实际上，有时存储一个信息不必用一个或多个字节，例如，“真”或“假”用0或1表示，只需1位即可。在计算机用于过程控制、参数检测或数据通信领域时，控制信息往往只占一个字节中的一个或几个二进制位，常常在一个字节中放几个信息。

位段的使用：
（1）位段成员的类型必须指定为unsigned或int类型。
（2） 若某一位段要从另一个字开始存放，可用以下形式定义：
unsigned a：1；
unsigned　b：2；一个存储单元
unsigned：0；
unsigned　c：3；另一存储单元
a、b、c应连续存放在一个存储单元中，由于用了长度为0的位段，其作用是使下一个位段从下一个存储单元开始存放。因此，只将a、b存储在一个存储单元中，c另存在下一个单元(“存储单元”可能是一个字节，也可能是2个字节，视不同的编译系统而异)。
(3) 一个位段必须存储在同一存储单元中，不能跨两个单元。如果第一个单元空间不能容纳下一个位段，则该空间不用，而从下一个单元起存放该位段。
(4) 可以定义无名位段。
(5) 位段的长度不能大于存储单元的长度，也不能定义位段数组。
(6) 位段可以用整型格式符输出。
(7) 位段可以在数值表达式中引用，它会被系统自动地转换成整型数。
(8) 位段定义的第一个位段长度不能为0。