C語言-結(jié)構(gòu)體與位域

1. 結(jié)構(gòu)體介紹

C語言里的結(jié)構(gòu)體是可以包含不同數(shù)據(jù)類型和相同數(shù)據(jù)類型的一個(gè)有序集合，屬于構(gòu)造類型，可以自己任意組合，并且結(jié)構(gòu)體里也可以使用結(jié)構(gòu)體類型作為成員。

結(jié)構(gòu)體在項(xiàng)目開發(fā)中使用非常多，無處不在，有了結(jié)構(gòu)體類型就可以設(shè)計(jì)很多框架，模型，方便數(shù)據(jù)傳輸，存儲(chǔ)等等。

結(jié)構(gòu)體定義語法

struct 結(jié)構(gòu)體名稱
{
    數(shù)據(jù)類型1 成員名1;
    數(shù)據(jù)類型2 成員名2;
    數(shù)據(jù)類型3 成員名3;
    .....
};

結(jié)構(gòu)體的名稱命名規(guī)則： 和普通變量命名規(guī)則一樣—遵循C語言變量命名標(biāo)準(zhǔn)。
                       ‘A’~‘Z’ ‘a(chǎn)’~ ’z’  ‘0’~’9’  _

示例代碼：

struct app
{
    int age; //年齡
    char name[100]; //姓名
    int number; //學(xué)號(hào)
};

上面這一塊代碼表示定義（聲明）一個(gè)新的結(jié)構(gòu)體類型。  數(shù)據(jù)類型名稱：struct app

2. 如何使用結(jié)構(gòu)體定義變量？

結(jié)構(gòu)體定義變量有3種形式：

#include 

//第一種形式：在定義結(jié)構(gòu)體類型的時(shí)候同時(shí)定義變量
struct app1
{
    int age; //年齡
    char name[100]; //姓名
    int number; //學(xué)號(hào)
}a1,a2,a3;   //a1 a2 a3就是定義的結(jié)構(gòu)體變量

//第二種形式
struct app2
{
    int age; //年齡
    char name[100]; //姓名
    int number; //學(xué)號(hào)
};

//第三種形式: 匿名方式定義結(jié)構(gòu)體
struct
{
    int age; //年齡
    char name[100]; //姓名
    int number; //學(xué)號(hào)
}c1,c2,c3;  //c1 c2 c3就是定義的結(jié)構(gòu)體變量

int main()
{
    //使用結(jié)構(gòu)體類型定義變量
    struct app2 b1;
    struct app2 b2;
    struct app2 b3;

    return 0;
}

3. 結(jié)構(gòu)體的賦值

結(jié)構(gòu)體變量的賦值語法：

 結(jié)構(gòu)體變量名.成員名=xxx;

結(jié)構(gòu)體初始化賦值說明：

結(jié)構(gòu)體只能在（定義結(jié)構(gòu)體變量的時(shí)候）初始化的時(shí)候支持整體賦值，之后就只能按照成員單個(gè)賦值。

注意：結(jié)構(gòu)體變量之間支持直接賦值。

#include 
#include 

//第一種形式：在定義結(jié)構(gòu)體類型的時(shí)候同時(shí)定義變量
struct app1
{
    int age; //年齡
    char name[100]; //姓名
    int number; //學(xué)號(hào)
}a1={23,"小白",5678},a2,a3={12,"小明",1234};   //a1 a2 a3就是定義的結(jié)構(gòu)體變量

//第二種形式
struct app2
{
    int age; //年齡
    char name[100]; //姓名
    int number; //學(xué)號(hào)
};

int main()
{
    //使用結(jié)構(gòu)體類型定義變量
    struct app2 b1={15,"小李",6878};
    struct app2 b2;
    struct app2 b3;

    //單個(gè)修改結(jié)構(gòu)體成員變量的值
    b1.age=18;
    //b1.name="555";
    strcpy(b1.name,"小麗");
   
    printf("b1:%d\n",b1.age);
    printf("b1:%s\n",b1.name);

    printf("a1:%d\n",a1.age);
    printf("a1:%s\n",a1.name);

    //結(jié)構(gòu)體變量之間支持直接賦值 （要保證變量的類型要一致）。
   //int a=100;
   //int b;
   //b=a;
   b2=b1;  //將b1結(jié)構(gòu)體變量賦值給b2結(jié)構(gòu)體變量
   printf("b2:%d\n",b2.age);
   printf("b2:%s\n",b2.name);
    return 0;
}

4. 結(jié)構(gòu)體指針定義與使用

示例代碼:

#include 
#include 
#include 

struct app
{
    int age; //年齡
    char name[100]; //姓名
    int number; //學(xué)號(hào)
}; 

int main()
{
    struct app a1;   //定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量
    struct app *p1;  //定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針
    struct app *p2;  //定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針
    p1=&a1;  //地址賦值  p1指向a1的空間

    //申請(qǐng)堆空間
    p2=malloc(sizeof(struct app));

    //通過指針訪問成員
    p1->age=20;
    strcpy(p1->name,"小紅");
    p1->number=1234;
    //輸出數(shù)據(jù)
    printf("姓名:%s\n",p1->name);
    printf("學(xué)號(hào):%d\n",p1->number);
    printf("年齡:%d\n",p1->age);

     //通過指針訪問成員
    p2->age=13;
    strcpy(p2->name,"小李");
    p2->number=5678;
    //輸出數(shù)據(jù)
    printf("姓名:%s\n",p2->name);
    printf("學(xué)號(hào):%d\n",p2->number);
    printf("年齡:%d\n",p2->age);

    //釋放空間
    free(p2);
    return 0;
}

5. 結(jié)構(gòu)體數(shù)組定義與使用

示例代碼:

#include 
#include 
#include 

struct app
{
    int age; //年齡
    char name[100]; //姓名
    int number; //學(xué)號(hào)
}; 

int main()
{
    
    //定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組
    struct app buff[10];  //一次定義了10個(gè)結(jié)構(gòu)體變量
    struct app *p=buff;  //定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針

    //訪問成員
    buff[0].age=10;
    strcpy(buff[0].name,"小米");
    buff[0].number=1234;

    //打印數(shù)據(jù)
    printf("姓名:%s\n",buff[0].name);
    printf("學(xué)號(hào):%d\n",buff[0].number);
    printf("年齡:%d\n",buff[0].age);

    printf("姓名:%s\n",p[0].name);
    printf("學(xué)號(hào):%d\n",p[0].number);
    printf("年齡:%d\n",p[0].age);
    return 0;
}

6. 結(jié)構(gòu)體當(dāng)做函數(shù)的形參和返回值

示例代碼：

#include 
#include 
#include 

struct app
{
    int age; //年齡
    char name[100]; //姓名
    int number; //學(xué)號(hào)
}; 

struct app *func_stu(struct app *p);

int main()
{
    
    //定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組
    struct app buff[10];  //一次定義了10個(gè)結(jié)構(gòu)體變量
   
    //調(diào)用函數(shù)
    func_stu(&buff[0]);

    //打印數(shù)據(jù)
    printf("姓名:%s\n",buff[0].name);
    printf("學(xué)號(hào):%d\n",buff[0].number);
    printf("年齡:%d\n",buff[0].age);
    return 0;
}

//定義函數(shù)
struct app *func_stu(struct app *p)
{
   //訪問成員
    p->age=10;
    strcpy(p->name,"小米");
    p->number=1234;
    return p;
}

7. typedef關(guān)鍵字在結(jié)構(gòu)體里使用方法

#include 
#include 
#include 

typedef struct app
{
    int age; //年齡
    char name[100]; //姓名
    int number; //學(xué)號(hào)
}STU;  //STU叫結(jié)構(gòu)體類型，相當(dāng)于struct app的別名。  struct app == STU

STU *func_stu(STU *p);

int main()
{
    //定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組
    STU buff[10];  //一次定義了10個(gè)結(jié)構(gòu)體變量
   
    //調(diào)用函數(shù)
    func_stu(&buff[0]);

    //打印數(shù)據(jù)
    printf("姓名:%s\n",buff[0].name);
    printf("學(xué)號(hào):%d\n",buff[0].number);
    printf("年齡:%d\n",buff[0].age);
    return 0;
}

//定義函數(shù)
STU *func_stu(STU *p)
{
   //訪問成員
    p->age=10;
    strcpy(p->name,"小米");
    p->number=1234;
    return p;
}

8. 結(jié)構(gòu)體位域

位域用的不多，但是也有地方使用，主要是節(jié)省空間。

#include 
struct app
{
    unsigned int a:12;  //定義位域，指定位寬   12的單位是位
    unsigned int b:16;
    unsigned char c:1; //定義空間存儲(chǔ)1位的數(shù)據(jù)。  1和0
    unsigned int :5;   //位域的名稱可以省略掉,為了空間內(nèi)存對(duì)齊而存在的
};
/*
1. 位域的大小不能超出本來數(shù)據(jù)類型大小。
2. 位域的名稱可以省略掉,為了空間內(nèi)存對(duì)齊而存在的
3. 位域的成員無法取地址操作
*/

int main()
{
    struct app data;
    //data.c=2;  錯(cuò)誤 超出范圍   只能存放0~1
    //data.b=65535;   錯(cuò)誤 超出范圍   只能存放0~65535
    // data.a=4096; 錯(cuò)誤 超出范圍   只能存放0~65535
    //printf("%d\n",data.c);
   // printf("%d\n",data.b);
    //printf("%d\n",data.a);

    //printf("%d\n",&data.a);   //錯(cuò)誤 位域的成員無法取地址操作

    data.c=1;
    data.b=555; //只能存放0~65535
    data.a=888; //只能存放0~65535
    printf("%d\n",data.c);
    printf("%d\n",data.b);
    printf("%d\n",data.a);
    return 0;
}

9. 結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存對(duì)齊

9.1 示例1: 計(jì)算結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對(duì)齊

#include 
struct app
{
   int a1;
   char a2;
   char a3;
   char a4;
   char a5;
   char a6;
   char a7;
};
/*
目前32位系統(tǒng)里，使用的是gcc編譯器。
開空間的對(duì)齊原理：以結(jié)構(gòu)體里出現(xiàn)的最大數(shù)據(jù)類型的倍數(shù)開空間，最大是4個(gè)字節(jié)。
*/
int main()
{
    struct app data;
    printf("空間大小:%d 字節(jié)\n",sizeof(struct app)); //8
    return 0;
}

//func("1",1123,45,"45",123.45,'A');
void func(char *p,...)
{

}

9.2 示例2: 計(jì)算結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對(duì)齊

#include 
#if 0
struct app
{
   char a1;  //1
   short a2; //2
};
最終占用空間大小4個(gè)字節(jié)
#endif

#if 0
struct app
{
   int a1[10];   //4*10=40
   char a2[10];  //12
   int a3;      //4
   float a4;   //4
   char a5;   //4
};
//最終占用空間大小64個(gè)字節(jié)
#endif

#if 1
struct app
{
   int a1;
   double a2;
};
//最終占用空間大小64個(gè)字節(jié)
#endif

/*
目前32位系統(tǒng)里，使用的是gcc編譯器。
開空間的對(duì)齊原理：以結(jié)構(gòu)體里出現(xiàn)的最大數(shù)據(jù)類型的倍數(shù)開空間，最大是4個(gè)字節(jié)。
*/
int main()
{
    struct app data;
    printf("空間大小:%d 字節(jié)\n",sizeof(struct app)); //8
    return 0;
}

//func("1",1123,45,"45",123.45,'A');
void func(char *p,...)
{

}

9.3 輸出結(jié)構(gòu)體變量成員的地址，查看空間對(duì)齊情況

#include 

struct app
{
   int a1[10];   //4*10=40
   char a2[10];  //12
   int a3;      //4
   float a4;   //4
   char a5;   //4
};
//最終占用空間大小64個(gè)字節(jié)

int main()
{
    struct app data;

    //輸出地址   查看空間對(duì)齊原理
    printf("%#x\n",data.a1);
    printf("%#x\n",data.a2);
    printf("%#x\n",&data.a3);
    printf("%#x\n",&data.a4);
    printf("%#x\n",&data.a5);
    return 0;
}

9.4 對(duì)齊結(jié)構(gòu)體進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)齊

#include 

#pragma pack(1)  //1 2 4 8
struct app
{
   int a1[10];   //4*10=40
   char a2[10];  //1*10=10
   int a3;      //4
   float a4;   //4
   char a5;   //1
};

int main()
{
    struct app data;

    //輸出地址   查看空間對(duì)齊原理
    printf("%#x\n",data.a1);
    printf("%#x\n",data.a2);
    printf("%#x\n",&data.a3);
    printf("%#x\n",&data.a4);
    printf("%#x\n",&data.a5);
    printf("%d\n",sizeof(struct app));
    return 0;
}