解析c语言结构体和位段

1.结构的定义 

结构类型定义的一般形式为：

struct 结构名{
类型名 结构成员名1;
类型名 结构成员名2;
...
类型名 结构成员名n;
};

struct是定义结构类型的关键字，在struct之后，自行命名一个结构名，它必须是一个合法C标识符，struct与结构名两者合起来共同构成结构类型名，如struct student，大括号里面的内容是结构所包括的结构成员，也叫结构分量，结构成员可以有多个。这样，大括号内定义的成员信息被聚合成一个新的数据类型。

一个结构也分好几种结构变量：结构变量的定义分为以下三种：

1、单独定义

是指先定义一个结构类型，再定义这种结构类型的变量。例如struct  student s1；

2、混合定义

混合定义指在定义结构类型的同时定义结构变量。

这种定义的一般形式为：

struct student
{
类型名 结构成员名1;
类型名 结构成员名2;
...
类型名 结构成员名n;
}s1,s2;

3、无类型名定义

无类型名定义是指在定义结构变量时省略结构名。

这种定义方法的形式一般如下：

struct
{

类型名 结构成员名1;
类型名 结构成员名2;
...

类型名 结构成员名n;
}结构变量名表;

2.结构的初始化
结构变量也可以初始化，即在定义的时候对其赋初值。例如

struct student s1 = {101，"zhang",78,87,85};

对结构变量的初始化采用初始化表的方法，大括号内各数据间用逗号隔开，将大括号内的数据项按顺序对应的赋给结构变量内各个成员，且要求数据
类型一致
3.结构体的typedef 
在结构中可以利用typedef定义一种心得类型名：
例如：

typedef struct SELF_REF3_TAG
{
int a;
struct SELF_REF3_TAG *b;
int c;
}SELF_REF3;

要小心一个陷阱

typedef struct
{
int a;
struct SELF_REF3_TAG *b;
int c;
}SELF_REF3;

这个声明的目的是为这个结构创建类型名SELF_REF3,但是它失败了，类型名直到声明的结尾才定义，所以在结构声明的内部它并未定义。这个类型
就是匿名类型。

4.结构体的内存存储（内存对齐规则，为什么存在内存对齐？）

结构内部包含了大量的未用空间，编译器按照成员列表的顺序一个接一个的给每一个成员分配内存。只有当存储成员需要满足正确的边界对其要求的时候，成员之间才会出现用于填充的额外内存空间。

为了说明这一点，考虑下面这个结构：

struct ALIGN
{
char a;
int b;
char c;
} ;

如果某个机器的整型值长度为四个字节，并且它的其实存储位置必须能够被四整除，那么这一个结构在内存中的存储将如图所示：



内存对齐规则：

1、结构的第一个成员永远放在零偏移处

2、从第二个成员开始，都要对齐到某个对齐数的整数倍处。对齐数结构成员自身大小和默认最小对齐数的最小值（vs环境默认-8 lunux默认-4）

3、结构总大小必须是最大对齐数的整数倍

对齐的原因：

1、平台原因：硬件平台的限制

2、性能原因：不对齐可能访问两次，对齐访问效率高

5.结构实现位段，位段大小的计算。位段的数据存储。 

位段的声明和结构类似，但它的成员是一个或多个位的字段。这些不同长度的字段实际上存储于一个或多个整型变量中。

位段的声明和任何普通的结构成员声明相同，但有两个例外，首先，位段必须声明为int，signed int或 unsigned int类型，其次在成员名的后面是一个冒号和一个整数，这个整数指定该位段所占用的位的数目。

举个例子：

struct s
{
int a:2;//2个bite
int b:10;
int c:5;
int d:20;//小于32
}

从右向左的排列方式，20大于第一个位段剩余部分排到第二字



位段大小：2

不同的编译系统有不同的结果。因为下面这些情况与实现有关的依赖性

1、int位段被当成有符号数和无符号数。

2、位段中为的最大数目。许多编译器把位段成员的限制在一个整型值的长度之内，所以一个能够运行于32位整数的机器上的位段声明可能可能在16位整数的机器上无法运行。

3、位段中的成员在内存中是从左向右分配还是从右向左分配的。

4、当一个声明指定了两个位段，第二个位段比较大，无法容纳第一个位段剩余的位时，编译器有可能把第二个位段放到内存的下一个字，也可能放到第一个位段的后面，从而在两个内存位置的边界上形成重叠。所以位段不能跨平台。