C 語言結構體 struct 及內存對齊

struct 結構體

對於複雜的數據類型（例如學生、汽車等），C 語言容許咱們將多種數據封裝到一塊兒，構成新類型。

跟面嚮對象語言中的對象相比，結構體只能包含成員變量，不支持操做。

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

struct People
{
	int age;
	char name[100]; // 這裏若是用指針，下面用 strcpy 賦值時會報段錯誤
}; // 分號必須有

int main()
{
	struct People p = {20, "lisi"}; // 使用時，struct People 是一個總體
	printf("%d, %s\n", p.age, p.name); // 用點訪問結構體成員
	struct People *pp = &p;
	pp->age = 88;
	strcpy(pp->name, "jack"); // C 語言須要用 strcpy 函數實現字符串拷貝
	printf("%d, %s\n", p.age, p.name);

	return 0;
}

結構體成員變量的兩種訪問方式

用句點形式訪問（結構體變量）

結構體變量聲明後，能夠直接用句點形式訪問。

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

用箭頭訪問（結構體指針變量）

定義指向結構體的指針後，能夠經過箭頭來訪問成員變量。

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

內存對齊

對於 32 位數據總線的機器（例如 80386），雖然對內存仍然是按照字節尋址，但每次內存操做都固定傳輸 32 位數據。若是每次數據傳輸都連續且不重疊，效率是最高的。因此操做系統把內存按照數據總線的位數劃分爲獨立單元，對於 32 位數據總線的機器每一個單元是 4 個字節。每一個單元都完整的分配給一個程序。

C 語言的 struct 結構體中，能夠放各類類型、不一樣長度的數據，能夠看作一個數據包。爲了在程序內部提升內存訪問效率，也須要對齊內存。

下面的示例，struct People 中的第一個變量 sex 會對齊內存，第二個變量 age 緊隨其後，總共佔了三個字節，空餘一個字節。以後的 no 佔用 4 個字節，若是直接放在 sex 後面保存，則訪問 no 時須要兩次對內存的操做。爲了提升時間效率，C 編譯器會把 no 變量對齊內存，這樣 no 跟 sex 之間會有一個字節的空白。

#include <stdio.h>

struct People {
	char sex; // 1 字節
	short age; // 2 字節，此時兩字節對齊，前面空一個字節
	int no; // 4 字節，此時4字節對齊，前面空一個字節
};

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

下面的例子中，少了一個變量，但由於字節對齊的緣由，存儲空間並無減小：

#include <stdio.h>

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

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

而這個例子中，由於結構體中變量的順序發生改變，致使空間膨脹：

#include <stdio.h>

struct People {
	char sex; // 1 個字節
	int no; // 4 個字節，前面空 3 個字節
	short age; // 2 個字節，後面空 2 個字節
};

int main()
{
	struct People p = {'m', 1234567, 66};
	printf("%d\n", sizeof(p)); // 這裏是 12 個字節
}