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2. 结构体

news 2025/9/18 13:41:58

1. 结构体的初始化与赋值

C 语言中的 struct 定义了一组变量的集合， C 语言中 struct 定义的标识符并不是一种新的类型。
C++ 中的 struct 用于定义一个全新的类型。

1.1 初始化

两种，一种是 .field-name = value，另一种是field-name:value。

#include <iostream>
using namespace std;struct A {int b;int c;
};int main() {
/*A a = {.b = 5,.c = 10};
*/A a = {b:5,c:10};cout << a.b << endl; return 0;
}

构造函数初始化。struct 可以看成一个 class，结构体也可以拥有构造函数。struct 如果定义了构造函数，就不能用大括号进行初始化了。

#include <iostream>
using namespace std;struct A {A(int a, int b) {this->b = a;this->c = b;};int b;int c;
};int main() {struct A a(1,2);cout << a.b << endl;cout << a.c << endl;return 0;
}

1.2 赋值

结构体不能采用大括号的方式进行赋值（和初始化时的大括号不要混淆）。

#include <iostream>
using namespace std;struct A {int b;int c;
};int main() {struct A a;a = {1, 2}; // ❌ 编译报错return 0;
}

可以的方式：memset 置空；依次给每个成员变量赋值；使用已有的结构体变量直接赋值。

#include <iostream>
using namespace std;struct A {int b;int c;
};int main() {struct A a = {1,2};struct A aa;aa = a;cout << aa.b << endl;cout << aa.c << endl;return 0;
}

2. sizeof 计算结构体

2.1 内存对齐原则

首地址可以被最大宽度成员类型的大小整除
每个成员相对于首地址的偏移都是成员大小的整数倍，会填充字节
结构体总大小是最大宽度成员类型大小的整数倍，会填充字节

struct S1 {char c;int i;
};

sizeof(S1) = 1 + pad(3) + 4 = 8 bytes，pad(3) 表示填充 3 个字节。

struct S2 {char c1;S1 s;char c2;
};

sizeof(S2) = 1 + pad(3) + 8 + 1 + pad(3) = 16 bytes

2.2 修改对齐方式

#parameter pack(n)中的 n 表示字节对齐数，默认是 8，取值可以是 1，2， 4，8，16。

#param pack(push) // 将当前pack设置压栈保存
#param pack(2)struct S1 {char c;int i;
};struct S2 {char c1;S1 s;char c2;
};#param pack(pop) // 恢复之前的pack设置

sizeof(S1) = 1 + pad(1) + 4 = 6 bytes
sizeof(S2) = 1 + 6 + 1 + pad(2) = 10 bytes

3. 空结构体

空结构体变量的大小是 1，编译器为其分配一字节的空间用于占位。

struct S3 { };

sizeof(S3) = 1 byte

4. 位域结构体

不需要占用一个完整的字节时，只需要占用一个或多个二进制位。

struct BitFieldStruct {int a:1; // 占用1位int :2;  // 该两位不能使用int b:3;int c:2;
};

相邻位域字段的类型相同，会合到一起，没超过类型的大小，就合起来计算占用的空间。
相邻位域字段的类型相同，会合到一起，如果超过了类型的大小，则后面的字段从新的存储单元开始。

// 合起来不超过int类型的大小
#include <iostream>
using namespace std;struct BitFieldStruct {int a:1; // 占用1位int b:2;
};int main() {cout << sizeof(BitFieldStruct)<< endl;return 0;
}

结果是 4 字节。

#include <iostream>
using namespace std;struct BitFieldStruct {int a:1; // 占用1位int b:32;
};int main() {cout << sizeof(BitFieldStruct)<< endl;return 0;
}

结果是 8 字节。

5. sizeof 计算类

#include <iostream>
using namespace std;class Small {}; // 空类，占用1字节占位class LessFunc {int num;void func1() {};
};class MoreFunc {int num;void func1() {};int func2() {return 1;}
};class NeedAlign {char c;double d;int i;
};// 虚函数会在类中插入一个指向虚函数表的指针
class Virtual {int num;virtual void func() {};
};int main() {cout << sizeof(Small)<< endl;cout << sizeof(LessFunc)<< endl;cout << sizeof(MoreFunc)<< endl;cout << sizeof(NeedAlign)<< endl;cout << sizeof(Virtual)<< endl;return 0;
}