struct

構成

“結構”是一種構造類型，它是由若幹“成員”組成的。每一個成員可以是一個基本數據類型或者又是一個構造類型。結構即是一種“構造”而成的數據類型，那麼在說明和使用之前必須先定義它，也就是構造它。如同在說明和調用函數之前要先定義一樣。

“結構體”是由一些邏輯相關的數據欄或稱為“字段”(Field)所構成。例如，一位學生的學号、姓名、生日……即是一條記錄，該結構體擁有“姓名”欄、“語文”欄、“英文”欄，而一群學生的記錄集合就是一個結構體數組。

定義語法

我們将結構體中的數據類型稱為“字段”，每一個字段都要指定一個字段名稱。結構體在使用之前必須要先定義，然後加以聲明。定義結構體的語法如下：

語法：struct結構體名稱

{

數據類型 字段名稱[索引；]

[數據類型 字段名稱[索引；]

}；

功能：定義一個結構體及含有多少字段以及字段的數據類型

結構體變量聲明語法如下：

語法：結構體名稱 結構體變量名稱

功能：聲明結構體變量為指定的結構體類型

定義一個結構的一般形式為：

1

2

3

4

struct 結構名

{

//成員表列

};

成員表由若幹個成員組成，每個成員都是該結構的一個組成部分。對每個成員也必須作類型說明，其形式為：

類型說明符 成員名;

成員名的命名應符合标識符的書寫規定。

例如：

1

2

3

4

5

6

7

struct stu

{

    int num;

    char name[20];

    char sex;

    float score;

};

在這個結構定義中，結構名為stu，該結構由4個成員組成。第一個成員為num，整型變量；第二個成員為name，字符型數組；第三個成員為sex，字符型變量；第四個成員為score，浮點型變量。應注意在括号後的分号是必不可少的。

值得一提的是，在C++中，struct的功能得到了強化，struct不僅可以添加成員變量，還可以添加成員函數，和class類似。

結構體的使用

在定義了一個結構類型後，可以定義該類型的變量。

例如：

1

2

3

4

5

6

7

struct stu

{

    int num;

    char name[20];

    char sex;

    float score;

}a[100];

這樣就定義了stu型的有100個存儲空間的a數組

還可以：

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

struct stu

{

    int num;

    char name[20];

    char sex;

    float score;

};

int main()

{

   struct stu a[100];

}//效果如上

結構說明

結構定義之後，即可進行變量說明。凡說明為結構stu的變量都由上述4個成員組成。由此可見，結構是一種複雜的數據類型，是數目固定，類型不同的若幹有序變量的集合。

請看下面的結構：

1

2

3

4

5

6

struct MyStruct

{

    double dda1;

    char dda;

    int type;

};

對結構MyStruct采用sizeof會出現什麼結果呢？sizeof(MyStruct)為多少呢？也許你會這樣求：

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

但是當在VC中測試上面結構的大小時，你會發現sizeof(MyStruct)為16。你知道為什麼在VC中會得出這樣一個結果嗎？

其實，這是VC對變量存儲的一個特殊處理。為了提高CPU的存儲速度，VC對一些變量的起始地址做了“對齊”處理。在默認情況下，VC規定各成員變量存放的起始地址相對于結構的起始地址的偏移量必須為該變量的類型所占用的字節數的倍數。下面列出常用類型的對齊方式(vc6.0,32位系統)。

類型

對齊方式（變量存放的起始地址相對于結構的起始地址的偏移量）

Char

偏移量必須為sizeof(char)即1的倍數

int

偏移量必須為sizeof(int)即4的倍數

float

偏移量必須為sizeof(float)即4的倍數

double

偏移量必須為sizeof(double)即8的倍數

Short

偏移量必須為sizeof(short)即2的倍數

對齊方式

默認的對齊方式

各成員變量在存放的時候根據在結構中出現的順序依次申請空間，同時按照上面的對齊方式調整位置，空缺的字節VC會自動填充。同時VC為了确保結構的大小為結構的字節邊界數（即該結構中占用最大空間的類型所占用的字節數）的倍數，所以在為最後一個成員變量申請空間後，還會根據需要自動填充空缺的字節。

下面用前面的例子來說明VC到底怎麼樣來存放結構的。

1

2

3

4

5

6

struct MyStruct

{

    double dda1;

    char dda;

    int type;

};

為上面的結構分配空間的時候，VC根據成員變量出現的順序和對齊方式，先為第一個成員dda1分配空間，其起始地址跟結構的起始地址相同（剛好偏移量0剛好為sizeof(double)的倍數），該成員變量占用sizeof(double)=8個字節；接下來為第二個成員dda分配空間，這時下一個可以分配的地址對于結構的起始地址的偏移量為8，是sizeof(char)的倍數，所以把dda存放在偏移量為8的地方滿足對齊方式，該成員變量占用sizeof(char)=1個字節；接下來為第三個成員type分配空間，這時下一個可以分配的地址對于結構的起始地址的偏移量為9，不是sizeof(int)=4的倍數，為了滿足對齊方式對偏移量的約束問題，VC自動填充3個字節（這三個字節沒有放什麼東西），這時下一個可以分配的地址對于結構的起始地址的偏移量為12，剛好是sizeof(int)=4的倍數，所以把type存放在偏移量為12的地方，該成員變量占用sizeof(int)=4個字節；這時整個結構的成員變量已經都分配了空間，總的占用的空間大小為：8+1+3+4=16，剛好為結構的字節邊界數（即結構中占用最大空間的類型所占用的字節數sizeof(double)=8）的倍數，所以沒有空缺的字節需要填充。所以整個結構的大小為：sizeof(MyStruct)=8+1+3+4=16，其中有3個字節是VC自動填充的，沒有放任何有意義的東西。

下面再舉個例子，交換一下上面的MyStruct的成員變量的位置，使它變成下面的情況：

1

2

3

4

5

6

struct MyStruct

{

    char dda;

    double dda1;

    int type;

};

這個結構占用的空間為多大呢？在VC6.0環境下，可以得到sizeof(MyStruct)為24。結合上面提到的分配空間的一些原則，分析下VC怎麼樣為上面的結構分配空間的。（簡單說明）

struct MyStruct

{

char dda;//偏移量為0，滿足對齊方式，dda占用1個字節；

double dda1;//下一個可用的地址的偏移量為1，不是sizeof(double)=8

的倍數，需要補足7個字節才能使偏移量變為8（滿足對齊

方式），因此VC自動填充7個字節，dda1存放在偏移量為8

的地址上，它占用8個字節。

int type;//下一個可用的地址的偏移量為16，是sizeof(int)=4的倍

數，滿足int的對齊方式，所以不需要VC自動填充，type存

放在偏移量為16的地址上，它占用4個字節。

所有成員變量都分配了空間，空間總的大小為1+7+8+4=20，不是結構

的節邊界數（即結構中占用最大空間的類型所占用的字節數sizeof

(double)=8）的倍數，所以需要填充4個字節，以滿足結構的大小為

sizeof(double)=8的倍數。

所以該結構總的大小為：sizeof(MyStruct)為1+7+8+4+4=24。其中總的有7+4=11個字節是VC自動填充的，沒有放任何有意義的東西。

字節的對齊方式

VC對結構的存儲的特殊處理确實提高了CPU存儲變量的速度，但有時也會帶來一些麻煩，我們也可以屏蔽掉變量默認的對齊方式，自己來設定變量的對齊方式。

VC中提供了#pragmapack(n)來設定變量以n字節對齊方式。n字節對齊就是說變量存放的起始地址的偏移量有兩種情況：第一、如果n大于等于該變量所占用的字節數，那麼偏移量必須滿足默認的對齊方式，第二、如果n小于該變量的類型所占用的字節數，那麼偏移量為n的倍數，不用滿足默認的對齊方式。結構的總大小也有個約束條件，分下面兩種情況：如果n大于所有成員變量類型所占用的字節數，那麼結構的總大小必須為占用空間最大的變量占用的空間數的倍數；

否則必須為n的倍數。下面舉例說明其用法。

#pragmapack(push) //保存對齊狀态

#pragmapack(4)//設定為4字節對齊

1

2

3

4

5

6

struct test

{

    char m1;

    double m4;

    int m3;

};

#pragmapack(pop)//恢複對齊狀态

以上結構的大小為16，下面分析其存儲情況，首先為m1分配空間，其偏移量為0，滿足我們自己設定的對齊方式（4字節對齊），m1占用1個字節。接着開始為m4分配空間，這時其偏移量為1，需要補足3個字節，這樣使偏移量滿足為n=4的倍數（因為sizeof(double)大于n）,m4占用8個字節。接着為m3分配空間，這時其偏移量為12，滿足為4的倍數，m3占用4個字節。這時已經為所有成員變量分配了空間，共分配了16個字節，滿足為n的倍數。如果把上面的#pragmapack(4)改為#pragma pack(8)，那麼我們可以得到結構的大小為24。（請讀者自己分析）

用途

結構體所具有的特性與數組不同。結構體的成員可能具有不同的類型，而且每個結構體成員都有名字當需要存儲相關數據項的集合時，就應當考慮使用結構體了。

例如，要編寫一個處理東北虎數據的程序，就需要每隻東北虎的名字（字符串）、性别（字符型）、年齡（整型）、體重（實型）、父親（字符串）和母親（字符串）等。

再如，要編寫一個學生信息管理的程序，就需要每一名學生的學号（字符串）、姓名（字符串）、性别（字符型）、年齡（整型）、平均成績點數（實型）、電話号碼（字符串）和Email（字符串）等。

如果将它們分别定義為獨立的變量，就反映不出彼此之間的聯系，C語言中的結構體可以很好地解決這一問題。