C 语言结构体 struct 及内存对齐

struct 结构体

对于复杂的数据类型（例如学生、汽车等），C 语言容许咱们将多种数据封装到一块儿，构成新类型。

跟面向对象语言中的对象相比，结构体只能包含成员变量，不支持操做。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct People
{
	int age;
	char name[100]; // 这里若是用指针，下面用 strcpy 赋值时会报段错误
}; // 分号必须有

int main()
{
	struct People p = {20, "lisi"}; // 使用时，struct People 是一个总体
	printf("%d, %s\n", p.age, p.name); // 用点访问结构体成员
	struct People *pp = &p;
	pp->age = 88;
	strcpy(pp->name, "jack"); // C 语言须要用 strcpy 函数实现字符串拷贝
	printf("%d, %s\n", p.age, p.name);

	return 0;
}

结构体成员变量的两种访问方式

用句点形式访问（结构体变量）

结构体变量声明后，能够直接用句点形式访问。

struct People p = {20, "lisi"};
p.age = 88;

用箭头访问（结构体指针变量）

定义指向结构体的指针后，能够经过箭头来访问成员变量。

struct People p = {20, "lisi"};
struct People * pp = &p;
pp->age = 88; // 等价于 (*pp).age

内存对齐

对于 32 位数据总线的机器（例如 80386），虽然对内存仍然是按照字节寻址，但每次内存操做都固定传输 32 位数据。若是每次数据传输都连续且不重叠，效率是最高的。因此操做系统把内存按照数据总线的位数划分为独立单元，对于 32 位数据总线的机器每一个单元是 4 个字节。每一个单元都完整的分配给一个程序。

C 语言的 struct 结构体中，能够放各类类型、不一样长度的数据，能够看作一个数据包。为了在程序内部提升内存访问效率，也须要对齐内存。

下面的示例，struct People 中的第一个变量 sex 会对齐内存，第二个变量 age 紧随其后，总共占了三个字节，空余一个字节。以后的 no 占用 4 个字节，若是直接放在 sex 后面保存，则访问 no 时须要两次对内存的操做。为了提升时间效率，C 编译器会把 no 变量对齐内存，这样 no 跟 sex 之间会有一个字节的空白。

#include <stdio.h>

struct People {
	char sex; // 1 字节
	short age; // 2 字节，此时两字节对齐，前面空一个字节
	int no; // 4 字节，此时4字节对齐，前面空一个字节
};

int main()
{
	struct People p = {'m', 66, 1234567};
	printf("%d\n", sizeof(p)); // 8 个字节
}

下面的例子中，少了一个变量，但由于字节对齐的缘由，存储空间并无减小：

#include <stdio.h>

struct People {
	char sex; // 1 个字节
	int no; // 4 个字节，前面空 3 个字节
};

int main()
{
	struct People p = {'M', 1234567};
	printf("%d\n", sizeof(p)); // 仍是 8 个字节
}

而这个例子中，由于结构体中变量的顺序发生改变，致使空间膨胀：

#include <stdio.h>

struct People {
	char sex; // 1 个字节
	int no; // 4 个字节，前面空 3 个字节
	short age; // 2 个字节，后面空 2 个字节
};

int main()
{
	struct People p = {'m', 1234567, 66};
	printf("%d\n", sizeof(p)); // 这里是 12 个字节
}