初识C语言12. 结构体（自定义类型的核心工具）
目录
前言：
一、结构体：从“声明”到“初始化”的基础逻辑
1.1 定义类型时直接创建变量：
1.2 先声明类型，再创建变量：
1.3 匿名结构体（仅用于一次性变量）：
二、结构体的核心操作：成员访问与传参
2.1 成员访问： . 与 -> 的区别
2. 2结构体传参：值传递 vs 地址传递
三、底层细节：内存对齐与位段
3.1 对齐规则：
3.2 修改对齐数
四、 结构体实现位段
4.1 什么是位段
4.2 位段的内存分配
4.3 位段的跨平台问题
总结：
完
前言：
在C语言的编程体系中，“结构体”是实现自定义复合数据类型的核心机制，它让开发者能够将不同类型的数据封装为一个逻辑整体，是构建复杂数据结构（如链表、树）与贴近现实场景数据模型的基础。本文将结合“自定义类型”的学习框架，拆解结构体的核心用法与底层逻辑。
一、结构体：从“声明”到“初始化”的基础逻辑
结构体的使用首先从类型声明开始——通过 struct 关键字定义新的类型模板，例如描述学生信息的结构体：
// 声明结构体类型
struct Student {char name[20]; // 字符数组存储姓名int age; // 整型存储年龄float score; // 浮点型存储成绩
};声明仅定义“模板”，需创建变量并初始化才能实际存储数据（此时并没有开辟新的空间）
1.1 定义类型时直接创建变量：
struct Student {char name[20];int age;float score;
} stu1 = {"Zhang", 18, 92.5}; // 同时创建并初始化变量stu11.2 先声明类型，再创建变量：
struct Student stu2;
// 逐个成员赋值
strcpy(stu2.name, "Li");
stu2.age = 19;
stu2.score = 88.0;1.3 匿名结构体（仅用于一次性变量）：
struct {int x;int y;
} point = {3, 4}; // 无类型名，仅能在此处创建变量二、结构体的核心操作：成员访问与传参
2.1 成员访问： . 与 -> 的区别
访问结构体成员需使用成员访问操作符：
- 当操作结构体变量时，用 (.)：
printf("姓名：%s\n", stu1.name); // 输出"Zhang"- 当操作结构体指针时，用 (-> )：
struct Student *p = &stu2;
printf("年龄：%d\n", p->age); // 输出19数据在上面创建中已经初始化
2. 2结构体传参：值传递 vs 地址传递
结构体作为函数参数传递时，有两种方式：
- 值传递：将整个结构体拷贝一份传入函数，修改不会影响原变量（内存开销大）：
void printStudent(struct Student s) {printf("成绩：%.1f\n", s.score);
}
printStudent(stu1); // 传入stu1的拷贝- 地址传递：传入结构体指针，修改会影响原变量（内存开销小）：
void updateScore(struct Student *p, float newScore) {p->score = newScore;
}
updateScore(&stu2, 90.0); // 修改stu2的成绩为90.0实际开发中优先选择地址传递，尤其是结构体成员较多时。
三、底层细节：内存对齐与位段
结构体的内存布局并非简单的成员大小相加，而是遵循内存对齐规则——这是编译器为了提升CPU访问效率的优化策略：
3.1 对齐规则：
首先得掌握结构体的对齐规则：
1. 结构体的第⼀个成员对齐到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处 2
. 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。 对齐数 = 编译器默认的⼀个对齐数 与 该成员变量大小的较齐值。
- VS 中默认的值为 8 -
Linux中 gcc 没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小
3. 结构体总大小为最大对齐数（结构体中每个成员变量都有⼀个对齐数，所有对齐数中最大的）的整数倍。
4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体成员对齐到自己的成员中最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体中成员的对齐数）的整数倍。
struct Demo {char a; // 占1字节，偏移0int b; // 占4字节，偏移4（补3字节）char c; // 占1字节，偏移8（补3字节）
};
// 总大小：12字节（而非1+4+1=6字节）3.2 修改对齐数
可通过 #pragma pack(n) 指定对齐数，以平衡内存效率与空间占用。
若需进一步节省内存，可使用结构体位段——通过指定成员占用的二进制位数实现精细化存储：
#include <stdio.h>
#pragma pack(1)//设置默认对⻬数为1
struct S
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的对⻬数，还原为默认
int main()
{
//输出的结果是什么？
printf("%d\n", sizeof(struct S));
return 0;
}四、 结构体实现位段
4.1 什么是位段
位段的声明和结构是类似的，有两个不同：
1. 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int ，在C99中位段成员的类型也可以选择其他类型。
2. 位段的成员名后边有⼀个冒号和⼀个数字
struct BitField {
int a : 2; // 占用2位
int b : 5; // 占用5位
int c : 10; // 占用10位
};4.2 位段的内存分配
1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char 等类型
2. 位段的空间上是按照需要以4个字节（ int ）或者1个字节（ char ）的方式来开辟的。
3. 位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。
4.3 位段的跨平台问题
1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
2. 位段中最大位的数目不能确定。（16位机器最大16，32位机器最大32，写成27，在16位机器会
出问题。
3. 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配，标准尚未定义。
4. 当⼀个结构包含两个位段，第⼆个位段成员比较大，无法容纳于第⼀个位段剩余的位时，是舍弃
剩余的位还是利用，这是不确定的。
总结：
跟结构相比，位段可以达到同样的效果，并且可以很好的节省空间，但位段的跨平台兼容性较差（不同编译器的存储规则可能不同），需谨慎使用
总结：
结构体是C语言脱离“单一基础类型”、实现灵活数据组织的关键工具，其语法虽简单，但内存对齐、传参方式等细节直接影响程序的效率与稳定性。掌握结构体，是从“基础语法”迈向“实际开发”的重要一步。