结构体是由一批数据组合而成的结构型数据。组成结构型
数据的每个数据称为结构型数据的“成员”,其描述了一块内存区间的大小及解释意义。
结构体变量
结构体是C语言中一种重要的数据类型,该数据类型由一组称为成员(或称为域,或称为元素)的不同数据组成,其中每个成员可以具有不同的类型。结构体通常用来表示类型不同但是又相关的若干数据。
结构体类型不是由系统定义好的,而是需要程序设计者自己定义的。C语言提供了
关键字struct来标识所定义的结构体类型。
关键字struct和结构体名组合成一种类型标识符,其地位如同通常的int、char等类型标识符,其用途就像 int 类型标识符标识
整型变量一样可以用来定义结构体变量。定义变量以后,该变量就可以像定义的其他变量一样使用了;成员又称为成员变量,它是结构体所包含的若干个基本的结构类型,必须用“{}”括起来,并且要以分号结束,每个成员应表明具体的数据类型。
C语言中的结构体
在
C语言中,结构体(struct)指的是一种数据结构,是C语言中聚合数据类型(aggregate data type)的一类。结构体可以被声明为
变量、
指针或
数组等,用以实现较复杂的
数据结构。结构体同时也是一些元素的
集合,这些元素称为结构体的成员(member),且这些成员可以为不同的类型,成员一般用名字访问。
定义与声明
结构体的定义如下所示,struct为结构体关键字,tag为结构体的标志,member-list为结构体成员列表,其必须列出其所有成员;variable-list为此结构体声明的变量。
在一般情况下,tag、member-list、variable-list这3部分至少要出现2个。以下为示例:
在上面的声明中,第一个和第二声明被编译器当作两个完全不同的类型,即使他们的成员列表是一样的,如果令t3=&s1,则是非法的。
结构体的成员可以包含其他结构体,也可以包含指向自己结构体类型的
指针,而通常这种
指针的应用是为了实现一些更高级的数据结构如链表和树等。
如果两个结构体互相包含,则需要对其中一个结构体进行不完整声明,如下所示:
结构体作用
结构体和其他类型基础
数据类型一样,例如int类型、char类型,只不过结构体可以做成你想要的数据类型。以方便日后的使用。
在实际项目中,结构体是大量存在的。研发人员常使用结构体来
封装一些属性来组成新的类型。由于C语言内部程序比较简单,研发人员通常使用结构体创造新的“属性”,其目的是简化运算。
结构体在
函数中的作用不是简便,其最主要的作用就是封装。封装的好处就是可以再次利用。让使用者不必关心这个是什么,只要根据定义使用就可以了。
结构体的意义
结构体描述了一段内存的解释意义。在内存中,数据的意义在于如何使用此段数据,如在内存中存有一个数据3,如果只把他当作正整数来使用,那么其意义为正整数3,如果把内存中的3,当作2的3次方来使用,那么3的意义则为指数3。而一个结构体则描述了一段内存中的数据的使用意义,如:
上述代码,在执行到test_struct new_strcut;这一行时,程序首先会在内存(栈)中要求一块4 + 1 +4 = 9字节的内存,在内存中的数据,如上文所述,如果不使用是没有意义的。所以需要人为对这段内存中的数据进行解释,结构体即是对这段内存的使用意义描述,即:这块内存的第0到3个字节作为int型数据使用,第4个字节的内存作为char型使用,第5到8个字节作为float使用。
结构体的大小与内存对齐
结构体的大小不是结构体元素单纯相加就行的,因为我们主流的计算机使用的都是32bit
字长的CPU,对这类型的CPU取4个
字节的数要比取一个字节要高效,也更方便。所以在结构体中每个成员的首地址都是4的整数倍的话,取数据元素时就会相对更高效,这就是内存对齐的由来。每个特定平台上的
编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过
预编译命令#pragma pack(n),n=1,2,4,8,16来改变这一系数,其中的n就是你要指定的“对齐系数”。
规则:
1、
数据成员对齐规则:结构(struct)(或联合(union))的数据成员,第一个数据成员放在offset为0的地方,以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中,比较小的那个进行。
2、结构(或联合)的整体对齐规则:在
数据成员完成各自对齐之后,结构(或联合)本身也要进行对齐,对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中,比较小的那个进行。
3、结合1、2可推断:当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候,这个n值的大小将不产生任何效果。
C++中的结构体
在C语言中,可以定义
结构体类型,将多个相关的
变量包装成为一个整体使用。在结构体中的
变量,可以是相同、部分相同,或完全不同的
数据类型。在C语言中,结构体不能包含
函数。在
面向对象的程序设计中,对象具有状态(属性)和行为,状态保存在
成员变量中,行为通过成员方法(
函数)来实现。C语言中的结构体只能描述一个对象的状态,不能描述一个对象的行为。在C++中,考虑到C语言到C++语言过渡的连续性,对结构体进行了扩展,C++的结构体可以包含
函数,这样,C++的结构体也具有
类的功能,与class不同的是,结构体包含的函数默认为public,而不是private。
C++控制台输出例子:
C++中的结构体与类的区别
类与结构体在C++中有三点区别。
(1)class中默认的成员访问权限是private的,而struct中则是public的。
(2)从class继承默认是private继承,而从struct继承默认是public继承。
(3)C++的结构体声明不必有struct关键字,而C语言的结构体声明必须带有关键字(使用typedef别名定义除外)。