C语言·结构体从为什么需要结构体到内存对齐一次讲透一、为什么需要结构体假设你要管理一个学生信息系统。每个学生有姓名、学号、年龄、成绩。用单独的数组char names[100][32];int ids[100];int ages[100];float scores[100];这样写几个问题一是同一个学生的数据被拆散在四个数组里逻辑上不内聚二是排序时要同步移动四个数据繁琐三是参数传递时要传四个指针冗长。你想要的是一个能把属性绑在一起的容器——这就是结构体。二、结构体的基本语法1. 定义struct Student {char name[32];int id;int age;float score;};结构体可以看作是你自己定义的新类型。struct 是关键字Student 是你给这个类型起的名字。花括号里是成员列表。2. 声明变量struct Student s1; //直接声明struct Student s2 {张三, 1001, 18, 92.5}; //初始化typedef struct Student Student; //别名Student s3; //省略struct每次写 struct Student 太麻烦第三行用 typedef 给它起了个简称 Student。也可以在定义时直接写typedef struct {int x, y;} Point;3. 访问成员s1.age 20; //点操作符printf(%s, s2.name); //读取strcpy(s1.name, 李四); //字符串成员要用strcpy结构体变量用点操作符 . 访问成员。如果是指针则用箭头 -。三、结构体与指针1. 指针访问结构体Student s {王五, 1002, 19, 88.0};Student *p s;p-age 20; //等价(*p).agep-age 是 (*p).age 的语法糖。为什么要用括号因为点的优先级比星号高——*p.age 会被解释为 *(p.age)。2. 动态分配结构体Student *p (Student*)malloc(sizeof(Student));if (p NULL) { /*分配失败*/ }strcpy(p-name, 赵六);p-id 1003;free(p);malloc 返回 void*必须强制转换为 Student*。用完记得 free。四、结构体数组结构体数组是结构体最常见的用法之一Student class[50];for (int i 0; i 50; i) {scanf(%s %d %d %f, class[i].name,class[i].id, class[i].age, class[i].score);}结构体数组排序用 qsortint cmp(const void *a, const void *b) {return ((Student*)b)-score - ((Student*)a)-score;}qsort(class, 50, sizeof(Student), cmp);qsort 是标准库函数需要你提供比较函数。不要自己写排序——qsort 已经帮你做好了。五、内存对齐结构体成员在内存中并不是紧密排列的。编译器会插入填充字节以满足对齐要求。struct Demo {char a; // 1字节int b; // 4字节char c; // 1字节};// sizeof(struct Demo) 12,不是6原因编译器按最大成员对齐——int 要4字节对齐所以 a 后面补 3 字节c 后面补 3 字节。解决方案把大的成员放前面struct Demo2 {int b; // 4字节- sizeof8char a, c; // 11,后面补2};这叫结构体对齐知道就行不要迷信 sizeof。六、嵌套结构体结构体可以包含另一个结构体typedef struct {int x, y;} Point;typedef struct {Point start, end;} Line;Line l {{0,0}, {10,10}};printf(%d, l.start.x); //访问嵌套成员但是不能包含自己类型的实例无限递归大小。可以包含自己类型的指针typedef struct Node {int data;struct Node *next; //指针大小确定} Node;这就是链表的基础。七、位段与联合体1. 位段省内存struct Flags {unsigned int is_on : 1; //只占1位unsigned int mode : 3; //只占3位unsigned int : 0; //强制对齐};位段在嵌入式开发中很常见用来表示寄存器中每个 bit 的含义。2. 联合体共享内存union Data {int i;float f;char s[4];};union Data d;d.i 0x12345678;// d.f和d.s现在被覆盖了联合体的所有成员共享同一块内存。sizeof(union) 最大成员的大小。用途节省内存、类型转换、判断大小端。八、结构体传参结构体作为函数参数时有三种方式void f1(Student s); //值传递拷贝整个结构体很慢void f2(Student *p); //指针传递只传8字节void f3(const Student *p); //只读指针不能修改原则用指针传递能用 const 就用 const。结构体可能很大值传递会在栈上拷贝整个结构体浪费内存和时间。TotoIve a feeling were not in Kansas anymore.—— The Wizard of Oz