C語言-結構體與位域
1. 結構體介紹
C語言里的結構體是可以包含不同數據類型和相同數據類型的一個有序集合，屬于構造類型，可以自己任意組合，并且結構體里也可以使用結構體類型作為成員。
結構體在項目開發中使用非常多，無處不在，有了結構體類型就可以設計很多框架，模型，方便數據傳輸，存儲等等。
結構體定義語法
struct 結構體名稱
{
數據類型1 成員名1;
數據類型2 成員名2;
數據類型3 成員名3;
.....
};
結構體的名稱命名規則： 和普通變量命名規則一樣—遵循C語言變量命名標準。
‘A’~‘Z’ ‘a’~ ’z’ ‘0’~’9’ _
示例代碼：
struct app
{
int age; //年齡
char name[100]; //姓名
int number; //學號
};
上面這一塊代碼表示定義（聲明）一個新的結構體類型。 數據類型名稱：struct app
2. 如何使用結構體定義變量？
結構體定義變量有3種形式：
#include
//第一種形式：在定義結構體類型的時候同時定義變量
struct app1
{
int age; //年齡
char name[100]; //姓名
int number; //學號
}a1,a2,a3; //a1 a2 a3就是定義的結構體變量
//第二種形式
struct app2
{
int age; //年齡
char name[100]; //姓名
int number; //學號
};
//第三種形式: 匿名方式定義結構體
struct
{
int age; //年齡
char name[100]; //姓名
int number; //學號
}c1,c2,c3; //c1 c2 c3就是定義的結構體變量
int main()
{
//使用結構體類型定義變量
struct app2 b1;
struct app2 b2;
struct app2 b3;
return 0;
}
3. 結構體的賦值
結構體變量的賦值語法：
結構體變量名.成員名=xxx;
結構體初始化賦值說明：
結構體只能在（定義結構體變量的時候）初始化的時候支持整體賦值，之后就只能按照成員單個賦值。
注意：結構體變量之間支持直接賦值。
#include
#include
//第一種形式：在定義結構體類型的時候同時定義變量
struct app1
{
int age; //年齡
char name[100]; //姓名
int number; //學號
}a1={23,"小白",5678},a2,a3={12,"小明",1234}; //a1 a2 a3就是定義的結構體變量
//第二種形式
struct app2
{
int age; //年齡
char name[100]; //姓名
int number; //學號
};
int main()
{
//使用結構體類型定義變量
struct app2 b1={15,"小李",6878};
struct app2 b2;
struct app2 b3;
//單個修改結構體成員變量的值
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);
//結構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結構體變量賦值給b2結構體變量
printf("b2:%d\n",b2.age);
printf("b2:%s\n",b2.name);
return 0;
}
4. 結構體指針定義與使用
示例代碼:
#include
#include
#include
struct app
{
int age; //年齡
char name[100]; //姓名
int number; //學號
};
int main()
{
struct app a1; //定義一個結構體變量
struct app *p1; //定義一個結構體指針
struct app *p2; //定義一個結構體指針
p1=&a1; //地址賦值 p1指向a1的空間
//申請堆空間
p2=malloc(sizeof(struct app));
//通過指針訪問成員
p1->age=20;
strcpy(p1->name,"小紅");
p1->number=1234;
//輸出數據
printf("姓名:%s\n",p1->name);
printf("學號:%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;
//輸出數據
printf("姓名:%s\n",p2->name);
printf("學號:%d\n",p2->number);
printf("年齡:%d\n",p2->age);
//釋放空間
free(p2);
return 0;
}
5. 結構體數組定義與使用
示例代碼:
#include
#include
#include
struct app
{
int age; //年齡
char name[100]; //姓名
int number; //學號
};
int main()
{
//定義一個結構體數組
struct app buff[10]; //一次定義了10個結構體變量
struct app *p=buff; //定義一個結構體指針
//訪問成員
buff[0].age=10;
strcpy(buff[0].name,"小米");
buff[0].number=1234;
//打印數據
printf("姓名:%s\n",buff[0].name);
printf("學號:%d\n",buff[0].number);
printf("年齡:%d\n",buff[0].age);
printf("姓名:%s\n",p[0].name);
printf("學號:%d\n",p[0].number);
printf("年齡:%d\n",p[0].age);
return 0;
}
6. 結構體當做函數的形參和返回值
示例代碼：
#include
#include
#include
struct app
{
int age; //年齡
char name[100]; //姓名
int number; //學號
};
struct app *func_stu(struct app *p);
int main()
{
//定義一個結構體數組
struct app buff[10]; //一次定義了10個結構體變量
//調用函數
func_stu(&buff[0]);
//打印數據
printf("姓名:%s\n",buff[0].name);
printf("學號:%d\n",buff[0].number);
printf("年齡:%d\n",buff[0].age);
return 0;
}
//定義函數
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關鍵字在結構體里使用方法
#include
#include
#include
typedef struct app
{
int age; //年齡
char name[100]; //姓名
int number; //學號
}STU; //STU叫結構體類型，相當于struct app的別名。 struct app == STU
STU *func_stu(STU *p);
int main()
{
//定義一個結構體數組
STU buff[10]; //一次定義了10個結構體變量
//調用函數
func_stu(&buff[0]);
//打印數據
printf("姓名:%s\n",buff[0].name);
printf("學號:%d\n",buff[0].number);
printf("年齡:%d\n",buff[0].age);
return 0;
}
//定義函數
STU *func_stu(STU *p)
{
//訪問成員
p->age=10;
strcpy(p->name,"小米");
p->number=1234;
return p;
}
8. 結構體位域
位域用的不多，但是也有地方使用，主要是節省空間。
#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1位的數據。 1和0
unsigned int :5; //位域的名稱可以省略掉,為了空間內存對齊而存在的
};
/*
1. 位域的大小不能超出本來數據類型大小。
2. 位域的名稱可以省略掉,為了空間內存對齊而存在的
3. 位域的成員無法取地址操作
*/
int main()
{
struct app data;
//data.c=2; 錯誤 超出范圍 只能存放0~1
//data.b=65535; 錯誤 超出范圍 只能存放0~65535
// data.a=4096; 錯誤 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. 結構體的內存對齊
9.1 示例1: 計算結構體內存對齊
#include
struct app
{
int a1;
char a2;
char a3;
char a4;
char a5;
char a6;
char a7;
};
/*
目前32位系統里，使用的是gcc編譯器。
開空間的對齊原理：以結構體里出現的最大數據類型的倍數開空間，最大是4個字節。
*/
int main()
{
struct app data;
printf("空間大小:%d 字節\n",sizeof(struct app)); //8
return 0;
}
//func("1",1123,45,"45",123.45,'A');
void func(char *p,...)
{
}
9.2 示例2: 計算結構體內存對齊
#include
#if 0
struct app
{
char a1; //1
short a2; //2
};
最終占用空間大小4個字節
#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個字節
#endif
#if 1
struct app
{
int a1;
double a2;
};
//最終占用空間大小64個字節
#endif
/*
目前32位系統里，使用的是gcc編譯器。
開空間的對齊原理：以結構體里出現的最大數據類型的倍數開空間，最大是4個字節。
*/
int main()
{
struct app data;
printf("空間大小:%d 字節\n",sizeof(struct app)); //8
return 0;
}
//func("1",1123,45,"45",123.45,'A');
void func(char *p,...)
{
}
9.3 輸出結構體變量成員的地址，查看空間對齊情況
#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個字節
int main()
{
struct app data;
//輸出地址 查看空間對齊原理
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 對齊結構體進行強制對齊
#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;
}
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