什么是结构体

我们在生活中，有些信息光用单个类型很难定义，例如学生的成绩：学生的名字，各科成绩，总成绩。因此结构体也是一个很重要的东西。

结构体的创建

        结构体名字

                我们用两个例子来说明：一个是学生成绩：姓名，语文，数学，英语，总成绩。结构体包含了四个元素   另一个是一个人的基本信息：身高，体重，年龄。这个结构体就有三不同的元素。那么我们单用一个struct是不行的。所以我们要给不同的结构体命名，就产生了不同的结构体名字，代表不同的结构体类型。

        结构体创建样式

                创建的结构体变量可以是全局变量，也可以是局部变量。我们的结构体可以用很多次也可以只用一次。结构体可以是有名字的也可以是没有名字的。

               全局或局部变量

                        全局变量

                          创建了一个结构体名叫sorts的，并且哪里都可以用

                        

                        局部变量

                        但是下面这样就不可以了。创建的局部变量只能自己那个括号里才能用

                        

                用很多次和一次以及有无名字

                        用很多次且有名字

                        这个就是上面的创建法。

                        用一次    且无名字   

                        这样创建因为没有名字，所以只能用下面那个deng

                        

                 结构体省时省力做法

                         用typedef将struct干掉，然后假如我们写的struct name_sorts可以简化成sorts

                         

结构体内容的引用

                   结构体

                                我们用  “ . ”来实现。结构体名.结构体内容

                                

                   结构体指针

                                这个就是将 “ .” 换成 “ ->”

                                

结构体传参

        传参我们可以直接传结构体，也可以传结构体的地址。究竟是那个好呢？当然是传地址，直接传结构体会新开辟一份内存，而且和原结构体是两个不同的空间(不懂函数栈桢的可以点击这里）。如果我们要通过一个函数来改变结构体的数值，传结构体是实现不了的。那么传参后结构体的操作我就不再啰嗦，这个和上面的操作是一样的。

结构体的内存

        我出个题大家觉得结果会是多少字节呢

        

        可能大部分人都会说1+4+4+4=13字节

        但是它是错的，是16字节。为什么呢？

        ​​​​​​​

        结构体的内存对齐 

                首先我们要了解一个东西叫做内存对齐数。每一个类型的变量都有不同的内存对齐数，等于它的字节数。char就是1，short 就是2，int是4，double是8......那么这个是干嘛的呢？

                其次我们还要知道整个内存的开辟顺序，就是从上到下，比如这个结构体就是从name到English。

                那么我们就可以继续了：内存创建的规则--每次一个类型创建的时候，首先要保证前面已经创建的内存是它的倍数，也就是可以整除它；如果不满足就一个字节一个字节的补，只到满足为止。 

                 那么我们就按这个来看：首先是创建name，这个是0的倍数，所以直接创建。

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                 然后我们创建Chinese的内存：它是4对齐数创建好的是1，不能整除它所以一直加加到4

                

                然后是math，之前的内存总是8，满足所以不用补字节：

                 English也是一样：

                

                那么就完成了，刚好是16个字节。

               

                但是这就完了吗？如果我再在末尾补一个char呢？16可以整除1，是不是就是17呢？

                错错错！！！是20字节

        ​​​​​​​        ​​​​​​​

这里还有一条规则：当所有类型都填进去后，整个内存要能乘除这些内存里面最大的那个对齐数，否则一个一个的用字节补齐

                这里最大的对齐数是int类型为4，所以我们补补补，补到20就可以整除4了。

                来个题目

        ​​​​​​​        

                答案是6，有问题就把前面再看一下。

                内存是这样的：

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                如果我们用的是数组呢？这个就将他分开看就行了。        ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​                ​​​​​​​        

                

                等价于

        ​​​​​​​        

                答案是8字节

                如果是结构体嵌套呢？就把结构体内存当成整体加进去，对齐数是内部所有类型对齐数最大的那个。

                

                先看m，最大对齐数是4

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                然后 e和k插入

                

                然后最后判断一共12个。要能整除4

                

这样就完了吗？？？

no no no！

如果我们用的是vs，那么还有个系统最大对齐数为8。意思是我们如果用一个超出它的对齐数，比如是16，最后也是只能用8。对齐数封顶的意思。

                这个对齐数我们是可以修改的：

                #pragma pack（n）就以n为对齐数，然后面接#pragma pack（）会回复默认对齐

                我们举个例子：一个用4为最大对齐，一个是默认8对齐

                

                 正确结果是

                

                

但是这个是针对于VS的，针对不同编译器默认的最大对齐数也不同。并且在Linux操作系统里面是没有最大对齐数的。

         结构体对齐的原因，它的优点和缺点以及缓解方法

                原因，优缺点

                如果结构体杂乱无章的放在里面，那么电脑就要遍历几次才能把数据准确的读出来，如果我们用一定的规则将其限制好，计算机来遍历我么的内存只要遍历一次就行了。

                 缓解方法

                我们尽量将同类型的放在一起。

                这种方法就是内存换速度。

结构体的运用

        运用的面很广：比如开头的哪些简单的，还有后面的数据结构也会用到。例如链表，栈，队列，二叉树，堆排序，还有高阶数据结构：哈西表，红黑树等。

结构体的另一种用法：位段（节约内存），和王者段位联想记忆

        位段是为了节约内存的。刚好和结构体相反。

        那么什么是位段呢？我们现引入情景：我么如果要记录一个人是男是女，用数字0 1表示。我们发现只要一个bit内存就可以完成我们想要的情况。那么我们这时就可以用位段

        位段的语法

        

        后面的 1,4就是分配的比特数。变量占1bit，b变量占4bit。如果我们要详细说明语法，我们首先要了解它是增么分配类存的。

        位段的内存分配（vs里面）

                内存分配和前面的类型有关，a是char类型。所以要用char的一个字节来进行分配

                那么会从右往左进行分配，a需要一个bit就分配1bit

                然后继续分配b的

                那么整个结构体内存就占1字节。如果是下面的情况：

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                那么a给了5bit，但是我们b无法在这个字节开辟内存了。所以跳到下个字节：

                然后再从右到左开辟

                那么就开辟好了，一共占2个字节。

                我们以一个字节为单位是依据哪里来的呢？就是char来决定的，如果换成int，就要一次以4个字节就是32个bit来开辟内存。

                我们要注意一个细节，前面的例子a，b存在一个字节里面是a，b都是char的情况下。所以我们为了保证位段开辟内存的稳定，我们尽量要用同一个内型的变量开辟。

                 那么语法我们自然而然的就懂了。什么时候用char，什么时候用int。如果是开头的只用1个bit我们就用char，最后产生1字节的内存消耗。

        位段的缺点

                因为位段以一个类型单位字节为单位在内存中规划，不同编译器的规划方向不同，VS是从右向左存储，连续存放直到存不下的时候就跳过下一个相邻的字节单位继续规划，字节单位地址从小到大。位段舍弃还是利用不确定，int在16位下为2字节，int表示无符号还是有符号也是不确定的。所以位段的可移植性是有点差的。

                所以大家谨慎使用！

        位段的运用

                位段在我们平时发消息里面是很重要的：我们发消息是要有ip地址，自己发的消息，还有一些设么转码的。这些内存并不大。所以我们要用位段来减小内存的开销，提高发送的效率。   

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           位段的注意事项

                因为位段是以bit来算的，而地址是对应字节的。所以段位是没有地址的！

                

                只有结构体名可以取地址，其内部的成员是不能取地址的！                       ​​​​​​​      ​​​​

                         

The end  

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