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前言
C语言中除了诸如int、char等等的内置类型，还有自定义类型，主要是这几种：结构体、联合、位段和枚举。
本文就来分享一波作者对自定义类型的学习心得与见解。本篇属于第一篇，主要介绍结构体，后续还有，可以期待一下。
笔者水平有限，难免存在纰漏，欢迎指正交流。
结构体
什么是结构体
结构是一些值的集合，这些值称为成员变量。
结构是一种复合类型，结构的每个成员可以是不同类型的变量。其实可以和数组比较一下，数组是相同类型的元素的集合，而结构体是各种类型（可以不同）元素的集合。
结构的声明
结构中的成员可以是任何一种C类型，也可以是结构。
struct tag
{
member-list;
}variable-list;//分号不能丢
比如：
struct any
{
int a;
char o[10];
int*p;
};
这样就声明了一种结构类型名为struct any，其中包含三个成员。
struct Stu
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];//性别
char id[20];//学号
}student;
可以直接再结构声明后面加上变量名，在声明结构的同时也创建了该结构类型的变量。在这里，struct Stu才是完整的类型名。
注意：在声明结构的时候只是在创建一种结构数据类型，并没有定义变量。
结构声明内的成员不能是自己。
struct book
{
int a;
struct book poo;
};//无限套娃了，如果要是可以的话占用内存会无穷大
结构体的自引用是依靠指针实现的。
struct node
{
int date;
struct node *next;//指向下一个相同结构的变量
};
注意别漏了下面花括号后的分号。
这样写代码，可行吗？
typedef struct
{
int data;
Node* next;
}Node;
不行。不过这里还有一个typedef将该匿名结构体重命名成了Node，但是不能在这个结构体内部使用这一名字来声明成员，因为typedef重命名是在后面起作用的，而Node* next在重命名的前面，所以是不行的。
解决方案：
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
特殊的声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
//匿名结构体类型
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}a[20], *p;
上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签，这样一来就是一次性声明了,属于匿名结构体，也就是说没有标识，下次还能再用这一类型吗？不能，没有名字怎么使用？
那么问题来了，在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &x;
编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型。
所以是非法的。
结构变量的定义
结构声明只是告诉了编译器我要定义的结构的布局，需要定义变量后才会分配内存空间。
既可以在声明结构时创建变量（如n），又可以在结构声明以后再创建变量（如roy）。
struct any
{
int a;
char o[10];
int*p;
}n;
struct any roy;
int a;//struct any 与 int都是数据类型
结构体初始化与内部成员访问
类同数组，结构体的初始化也可以用花括号括起来,不同变量间用逗号隔开。
结构体通过 . 访问内部成员，如k.value。实质上与数组用下标访问数组元素是差不多的。
两个结构体类型中的内部成员名字相同也没关系，因为每个成员属于的是不同的结构体类型。
int a[] = {2, 1, 4};
struct e
{
char o[];
int r;
};
struct k
{
char o[];
struct e ad;
int r;
};
int main()
{
struct k wu = {"hello", {"world", 456}, 123};//嵌套初始化
printf("%d",wu.ad.r);
}
还可以这样写。
struct k wu = {.o = "hello",
.ad = {.o = "world",
.r = 5}
.r = 6 }
结构指针
结构体的指针，声明方式例如struct guy * him;
和数组不同的是，结构数组名并不是结构数组首元素的指针，需要在前面加上&，如him = &bay[0]。
用指针访问成员有两种方法：
1.使用->，比如，him = &bay[0]，那么him->a即为bay[0].a,由指针指向对应结构的某成员。
2.使用*，比如，him = &bay[0],那么*him == bay[0]，则有bay[0].a == (*him).a，注意必须要用（）因为。.运算符比*运算符优先级要高。
结构体内存对齐
感觉起来内存好像应该是这样算的：
struct e
{
char o[6];//6
int r;//4
};
struct k
{
char o[6];//6
struct e ad;//10
int r;//4
};
int main()
{
struct k wu = {"hello", {"world", 456}, 123};//20
printf("%d",sizeof(wu));
return 0;
}
可结果却是24！
为什么呢？
因为结构体存储遵循一些原则。
对齐规则
1.第一个成员对齐到与结构体变量偏移量为0的地址处。
2.其他成员变量要对齐到某个数字 （对齐数）的整数倍的地址处。
每个成员的对齐数 = 编译器默认的一个对齐数与该成员内存大小的比较值（取较小值）。
（VS中默认为8，Linux没有默认对齐数概念）
3.结构体总大小为最大对齐数（每个成员都有一个自己的对齐数）的整数倍。
4.如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构的对齐数）的整数倍。
例1
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
注意计算各成员的对齐数，除了第一个成员以外，其他成员要注意对齐数倍数的偏移量，最后算结构体总大小的时候别忘了对应为最大对齐数的整数倍。
下面各成员对应不同颜色，灰色的代表未被利用的空间。
例2
struct e
{
char o[6]; //6
int r; //4
};
要注意的是，对于数组，其对齐数为数组元素类型的对齐数，比如char o[6]的对齐数就是1。
下面各成员对应不同颜色，灰色的代表未被利用的空间。
例3
struct e
{
char o[6];
int r;
};
struct k
{
char o[6];
struct e ad;
int r;
};
struct k wu;
需要注意的是嵌套结构体的内存对齐，应当把内层结构体看成一个整体，对齐数就是它的成员中的最大对齐数， 然后从对应地址处开始对齐，其内部成员的对齐按照相对偏移量进行。
如图：
我们可以用一个宏offsetof来测试一下：
原型：
offsetof( structName, memberName)
第一个参数是结构体类型名，第二个参数是结构体成员名，用于计算该成员在对应的结构体中的偏移量大小。
用它来测一测例3：
#include<stddef.h>
#include<stdio.h>
struct e
{
char o[6];
int r;
};
struct k
{
char o[6];
struct e ad;
int r;
};
struct k wu;
int main()
{
printf("%d\n", offsetof(struct k, o));
printf("%d\n", offsetof(struct k, ad));
printf("%d\n", offsetof(struct k, r));
return 0;
}
发现都能对的上。
为什么存在内存对齐
1.平台原因（移植原因）：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的，某些平台只能在某些地址处取得某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
2.性能原因：数据结构（尤其是栈）应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问，而对齐的内存访问仅需要一次访问。
总而言之，结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
例子：
有内存对齐时（图中上部分），读取成员t只需要访问一次，没有内存对齐时（图中下部分），读取成员t需要读两次。
那能不能 “站着把钱给挣了” ——设计结构体既满足对齐原则，又节省了空间？
那我们就让占用空间小的成员尽量集中在一起。
struct s1
{
char i;
char p;
int u;
};
struct s2
{
char i;
int u;
char p;
};
对比一下,明显地s1占用内存更少，假设再定义多两个char类型成员，像s1那样全部放在Int前面，就能减少结构体对齐产生的内存浪费。
还有什么办法没？
修改默认对齐数
#pragma pack(2)//设置默认对齐数为2，一般考虑设置偶数
struct s3
{
char a;
int b;
char c;
};
#prama pack()//取消用户设置，变回默认值8
如果认为对齐方式不合理，可以通过上面方法自己设置对齐方式。
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