一、结构体的使用

1. 结构体声明

struct Stu {        // struct 关键字 + 标签(tag)char name[20];  // 成员变量int age;        // 成员类型可不同char sex[5];char id[20];
};                  // 分号不可省略

2. 变量创建与初始化

// 顺序初始化
struct Stu s1 = {"张三", 20, "男", "20230818001"};// 指定成员初始化（C99+）
struct Stu s2 = {.age=18, .name="lisi", .id="20230818002", .sex="女"};

3. 特殊声明与陷阱

· 匿名结构体（只能使用一次）：

struct { int a; char b; } x;  // 无标签
struct { int a; char b; } *p;
p = &x;  // 错误！编译器认为两者类型不同

· 自引用正确方式：

struct Node {         // 错误：struct Node next;（无限递归）int data;struct Node* next; // 正确：使用指针
};

· typedef 陷阱：

typedef struct {      // 错误：内部提前使用Nodeint data;Node* next;      // ❌ 未定义
} Node;// 正确写法
typedef struct Node {int data;struct Node* next;
} Node;

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二、内存对齐

1. 规则：

· 首成员偏移量 = 0
· 其他成员对齐数 = min(编译器默认对齐数, 成员大小)
· VS默认对齐数 = 8，Linux gcc无默认值（对齐数=成员大小）
· 结构体总大小 = 最大对齐数的整数倍
· 嵌套结构体：嵌套的结构体成员对齐到自身内部最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小是所有元素中最大对齐数的整数倍

2. 示例分析：

struct S1 { char c1; int i; char c2; }; // 大小=12 (1+3填充+4+1+3填充)
struct S2 { char c1; char c2; int i; }; // 大小=8  (1+1+2填充+4)

节省空间技巧：将小成员集中放置（对比S1 vs S2）

3. 修改默认对齐数：

#pragma pack(1)      // 对齐数设为1（无填充）
struct S { char c1; int i; char c2; }; // 大小=6
#pragma pack()       // 恢复默认对齐数

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三、结构体传参

· 传地址优于传结构体：

void print(struct S* ps) {  // ✅ 推荐：传递指针（4/8字节）printf("%d\n", ps->num);
}
void print(struct S s) {    // ❌ 避免：大结构体拷贝开销大printf("%d\n", s.num);
}

原因：传值导致拷贝开销，降低性能。

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四、结构体实现位段

1. 定义

位：二进制位（比特位）

struct A {             // 位段声明int _a:2;         // 占2比特int _b:5;         // 占5比特int _c:10;        // 占10比特int _d:30;        // 占30比特（不能超过自身大小，即<=32）
};                    // 总大小：8字节（2个int）

· 成员主要为整形

2. 内存分配

· 空间按需以4字节（int）或1字节（char）开辟
· 给定空间后，成员在字节内的分配顺序由编译器决定（从左向右/从右向左）
· 当剩余空间不够存储一个成员时，剩余空间是浪费与否也取决于编译器

3. 应用场景

. 如_a中只需要存储0、1、2、3数字，则_a只需要两个比特位的空间，避免空间的浪费
· 网络协议头（如IP数据报）：
| 4位版本号 | 4位首部长度 | 8位服务类型 | 16位总长度 | ...
用位段精简存储（如4位版本号仅需半字节)

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4. 跨平台问题：

· int位段符号不确定（signed/unsigned）
· 最大位数依赖机器（16位机最大16，32位机最大32）
· 剩余位处理方式不确定（舍弃或利用）

5. 注意事项：

struct A sa;
scanf("%d", &sa._b);  // ❌ 错误：位段成员无独立地址
// 正确做法：
int b;
scanf("%d", &b);
sa._b = b;

关键总结

主题 要点
结构体声明 分号不可省；避免匿名结构体自引用
内存对齐 掌握4条规则；通过成员排序节省空间；#pragma pack修改对齐数
传参方式 首选传地址（避免拷贝开销）
位段 节省空间但不可移植；成员无地址；慎用于跨平台程序
应用场景 协议封装、硬件寄存器映射等空间敏感场景

注：位段内存分配示例（假设小端存储）：

struct S { char a:3; char b:4; char c:5; char d:4; };
struct S s = {0};
s.a = 10; // 二进制: 010 (存储低3位)
s.b = 12; // 二进制: 1100 (存储后续4位)
// 内存布局: | 1100 010 | ???? ??? | ... |