struct 理解（需要经常理解）

2014.3.11

分析offviewer时，有一些问题，很基础的，但是忘记了，发现问题那就快点搞定它

以下内容参考自百度百科：

（2）struct 结构体有点忘记了，要复习一下

定义一个结构的一般形式为：

struct 结构名

{

成员表列

};

成员表由若干个成员组成，每个成员都是该结构的一个组成部分。对每个成员也必须作类型说明，其形式为：

类型说明符成员名;

例如：

struct stu

{

int num;

char name[20];

char sex;

float score;

} ;

在这个结构定义中，结构名为stu，该结构由4个成员组成。第一个成员为num，整型变量；第二个成员为name，字符型数组；第三个成员为sex，字符型变量；第四个成员为score，浮点型变量。应注意在括号后的分号是必不可少的。

在C++中，struct的功能得到了强化，struct不仅可以添加成员变量，还可以添加成员函数，和class类似

结构定义之后，即可进行变量说明。凡说明为结构stu的变量都由上述4个成员组成。由此可见，结构是一种复杂的数据类型，是数目固定，类型不同的若干有序变量的集合。

请看下面的结构：

struct MyStruct

{

double dda1;

char dda;

int type;

};

对结构MyStruct采用sizeof会出现什么结果呢？sizeof(MyStruct)为多少呢？也许你会这样求：

sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13

但是当在VC中测试上面结构的大小时，你会发现sizeof(MyStruct)为16。你知道为什么在VC中会得出这样一个结果吗？

其实，这是VC对变量存储的一个特殊处理。为了提高CPU的存储速度，VC对一些变量的起始地址做了“对齐”处理。在默认情况下，VC规定各成员变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量必须为该变量的类型所占用的字节数的倍数。下面列出常用类型的对齐方式(vc6.0,32位系统)。

类型

对齐方式（变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量）

Char

偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数

int

偏移量必须为sizeof(int)即4的倍数

float

偏移量必须为sizeof(float)即4的倍数

double

偏移量必须为sizeof(double)即8的倍数

Short

偏移量必须为sizeof(short)即2的倍数

对齐方式编辑

默认的对齐方式

各成员变量在存放的时候根据在结构中出现的顺序依次申请空间，同时按照上面的对齐方式调整位置，空缺的字节VC会自动填充。同时VC为了确保结构的大小为结构的字节边界数（即该结构中占用最大空间的类型所占用的字节数）的倍数，所以在为最后一个成员变量申请空间后，还会根据需要自动填充空缺的字节。

下面用前面的例子来说明VC到底怎么样来存放结构的。

struct MyStruct

{

double dda1;

char dda;

int type;

};

为上面的结构分配空间的时候，VC根据成员变量出现的顺序和对齐方式，先为第一个成员dda1分配空间，其起始地址跟结构的起始地址相同（刚好偏移量0刚好为sizeof(double)的倍数），该成员变量占用sizeof(double)=8个字节；接下来为第二个成员dda分配空间，这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为8，是sizeof(char)的倍数，所以把dda存放在偏移量为8的地方满足对齐方式，该成员变量占用sizeof(char)=1个字节；接下来为第三个成员type分配空间，这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为9，不是sizeof(int)=4的倍数，为了满足对齐方式对偏移量的约束问题，VC自动填充3个字节（这三个字节没有放什么东西），这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为12，刚好是sizeof(int)=4的倍数，所以把type存放在偏移量为12的地方，该成员变量占用sizeof(int)=4个字节；这时整个结构的成员变量已经都分配了空间，总的占用的空间大小为：8+1+3+4=16，刚好为结构的字节边界数（即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof(double)=8）的倍数，所以没有空缺的字节需要填充。所以整个结构的大小为：sizeof(MyStruct)=8+1+3+4=16，其中有3个字节是VC自动填充的，没有放任何有意义的东西。

下面再举个例子，交换一下上面的MyStruct的成员变量的位置，使它变成下面的情况：

struct MyStruct

{

char dda;

double dda1;

int type;

};

这个结构占用的空间为多大呢？在VC6.0环境下，可以得到sizeof(MyStruct)为24。结合上面提到的分配空间的一些原则，分析下VC怎么样为上面的结构分配空间的。（简单说明）

struct MyStruct

{

char dda;//偏移量为0，满足对齐方式，dda占用1个字节；

double dda1;//下一个可用的地址的偏移量为1，不是sizeof(double)=8

//的倍数，需要补足7个字节才能使偏移量变为8（满足对齐

//方式），因此VC自动填充7个字节，dda1存放在偏移量为8

//的地址上，它占用8个字节。

int type;//下一个可用的地址的偏移量为16，是sizeof(int)=4的倍

//数，满足int的对齐方式，所以不需要VC自动填充，type存

//放在偏移量为16的地址上，它占用4个字节。

};//所有成员变量都分配了空间，空间总的大小为1+7+8+4=20，不是结构

//的节边界数（即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof

//(double)=8）的倍数，所以需要填充4个字节，以满足结构的大小为

//sizeof(double)=8的倍数。

所以该结构总的大小为：sizeof(MyStruct)为1+7+8+4+4=24。其中总的有7+4=11个字节是VC自动填充的，没有放任何有意义的东西。

字节的对齐方式

VC对结构的存储的特殊处理确实提高了CPU存储变量的速度，但有时也会带来一些麻烦，我们也屏蔽掉变量默认的对齐方式，自己可以设定变量的对齐方式。

VC中提供了#pragmapack(n)来设定变量以n字节对齐方式。n字节对齐就是说变量存放的起始地址的偏移量有两种情况：第一、如果n大于等于该变量所占用的字节数，那么偏移量必须满足默认的对齐方式，第二、如果n小于该变量的类型所占用的字节数，那么偏移量为n的倍数，不用满足默认的对齐方式。结构的总大小也有个约束条件，分下面两种情况：如果n大于所有成员变量类型所占用的字节数，那么结构的总大小必须为占用空间最大的变量占用的空间数的倍数；

否则必须为n的倍数。下面举例说明其用法。

#pragmapack(push) //保存对齐状态

#pragmapack(4)//设定为4字节对齐

struct test

{

char m1;

double m4;

int m3;

};

#pragmapack(pop)//恢复对齐状态

以上结构的大小为16，下面分析其存储情况，首先为m1分配空间，其偏移量为0，满足我们自己设定的对齐方式（4字节对齐），m1占用1个字节。接着开始为m4分配空间，这时其偏移量为1，需要补足3个字节，这样使偏移量满足为n=4的倍数（因为sizeof(double)大于n）,m4占用8个字节。接着为m3分配空间，这时其偏移量为12，满足为4的倍数，m3占用4个字节。这时已经为所有成员变量分配了空间，共分配了16个字节，满足为n的倍数。如果把上面的#pragmapack(4)改为#pragma pack(16)，那么我们可以得到结构的大小为24。（请读者自己分析）

以下内容参考自:http://www.cnblogs.com/ComputerG/archive/2012/02/22/2364054.html

（一）基本概念

结构体是一个或是多个变量的集合，这些变量可能为不同的类型，为了处理的方便而将这些变量组合在一个名字之下。我们将关键字struct引入了结构声明中。结构声明包含在花括号内的一系列声明组成。例如：

// 以下是一个巨普通的结构体，表示坐标。

// point 为结构标记；x, y为成员。

struct point

    int x;

    int y;

}；

// 以下是跟变量表的情形

struct point

    int x;

    int y;

}px, py, pz；

(二)使用方法

1. 初始化方法

(1) 结构体变量的初始化方式分别给结构体的成员变量以初始值.

具体的形式如下：

struct 结构体标识符

成员变量列表;

…

};

第一种初始化：

struct 结构体标识符 变量名 = {初始化值1，初始化值2，…, 初始化值n };

struct point impl = {100, 200};

第二种初始化：

struct 结构体标识符 变量名;

变量名.成员 = 值;

struct point impl;

impl.x = 100;

impl.y = 200;

第三种初始化方法：

struct 结构体标识符

成员变量列表;

…

}变量名 = {初始化值1，初始化值2，…, 初始化值n };

struct point

    int x;

    int y;

}impl = {100, 200};

对于结构体内还有结构体的形式,可以用以下的方式来解决:

struct rect

    struct point pt1;

    struct point pt2;

};

第一种初始化方法：

struct rect rect_impl;

rect_impl.pt1.x = 100;

第二种初始化方法：

struct rect

    struct point pt1;

    struct point pt2;

}rect_impl = {

    {100, 200},

    {300, 400}

};

2. 结构体与指针

结构与指针其实密不可分，在函数的返回和调用中，我们不能用复制整个结构体的方式，因为这样的效率实在是太低了。谁都不希望将一个大象抗在身上，然后到处跑！

这个时候，指针出现了。就像救世主出现在人间，赶走了大象，留下了羽毛。

以下是实现形式：

struct point *ppt, origin;

origin.x = 100;

origin.y = 200;

ppt = &origin;    // 将origin的地址传给ppt

// 以下是结构体指针的两种调用形式

std::cout << (*ppt).x << std::endl;    // 100

std::cout << ppt->x << std::endl;      // 100

// 对于函数的调用

struct point *func(struct point *, int x){}

3. 结构体与数组，链表

如果说当个结构体个体只是一块板砖的话，那么与数组结合，就是一堆板砖啊！我们常使用数组来储存一些东西，这些东东看重的数组的线性结构。当然，如果结构体内部有结构体指针，那么我们可以来组链表。线性结构的关键在于查找时的时间损耗，O(1)是许多人追求的梦想。而链表的容量巨大，只要你内存够大，它就能让你欲罢不能！鱼和熊掌不能兼得，O(n)时间的损耗是你要权衡的。

以下是数组实现形式：

// 结构体与数组

// 第一种实现形式：

struct point

    int x;

    int y;

}pta[] = {

    2, 2,

    3, 3,

    4, 3

};

// 第二种实现形式：

struct point

    int x;

    int y;

};

struct point pta[10];    // 定义了10个point

pta[1].x = 100;

以下是链表的形式:

// 二叉树的链式结构

typedef struct tNode

    int Elem;

    struct tNode *LChild;

    struct tNode *RChild;

}*BiTree;

// 构造二叉树的方法

// 构造一棵空的二叉树

void InitBiTree(BiTree &BIT)

    if (!(BIT = (BiTree)malloc(sizeof(tNode)))){exit(1);}

    BIT->LChild = NULL;    // 左子树为空

    BIT->RChild = NULL;    // 右子树为空

4. 结构体与typedef

typedef用来建立新的数据类型名。以下用代码来解释：

// 二叉树的链式结构

typedef struct tNode

    Data_Type_BiTR Elem;

    struct tNode *LChild;

    struct tNode *RChild;

}*BiTree;

// 也可用下面的方式

struct tNode

    Data_Type_BiTR Elem;

    struct tNode *LChild;

    struct tNode *RChild;

};

typedef struct tNode *BiTree;

// 以上两种效果都一样

其实，typedef没有创建新的类型。只是增加了一个新的名词而已。这样做的好处有倆：首先呢，程序参数化，提高移植性。其次，就是好改啦，改一个地方就可以影响所有的地方了。