最全嵌入式C語言結(jié)構(gòu)體知識點

Word最全嵌入式C語言結(jié)構(gòu)體知識點結(jié)構(gòu)體的定義

結(jié)構(gòu)體(struct)是由一系列具有相同類型或不同類型的數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)集合，也叫結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)體和其他類型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型一樣，例如int類型，char類型；只不過結(jié)構(gòu)體可以做成你想要的數(shù)據(jù)類型，以方便日后的使用。

在實際項目中，結(jié)構(gòu)體是大量存在的。研發(fā)人員常使用結(jié)構(gòu)體來封裝一些屬性來組成新的類型。由于（C語言）無法操作數(shù)據(jù)庫，所以在項目中通過對結(jié)構(gòu)體內(nèi)部變量的操作將大量的數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，以完成對數(shù)據(jù)的存儲和操作。

在實際問題中有時候我們需要幾種數(shù)據(jù)類型一起來修飾某個變量。

例如一個學(xué)生的信息就需要學(xué)號（字符串），姓名（字符串），年齡（整型）等等。

這些數(shù)據(jù)類型都不同但是他們又是表示一個整體，要存在聯(lián)系，那么我們就需要一個新的數(shù)據(jù)類型——結(jié)構(gòu)體，它就將不同類型的數(shù)據(jù)存放在一起，作為一個整體進行處理。

結(jié)構(gòu)體在函數(shù)中的作用不是簡便，其最主要的作用就是封裝。封裝的好處就是可以再次利用。讓使用者不必關(guān)心這個是什么，只要根據(jù)定義使用就可以了。

結(jié)構(gòu)體的大小不是結(jié)構(gòu)體元素單純相加就行的，因為我們現(xiàn)在主流的計算機使用的都是32Bit字長的（CPU），對這類型的CPU取4個字節(jié)的數(shù)要比取一個字節(jié)要高效，也更方便。所以在結(jié)構(gòu)體中每個成員的首地址都是4的整數(shù)倍的話，取數(shù)據(jù)元素時就會相對更高效，這就是內(nèi)存對齊的由來。

每個特定平臺上的編譯器都有自己的默認“對齊系數(shù)”(也叫對齊模數(shù))。（程序員）可以通過預(yù)編譯命令#pragmapack(n)，n=1,2,4,8,16來改變這一系數(shù)，其中的n就是你要指定的“對齊系數(shù)”。

規(guī)則

1、數(shù)據(jù)成員對齊規(guī)則：結(jié)構(gòu)(struct)(或聯(lián)合(union))的數(shù)據(jù)成員，第一個數(shù)據(jù)成員放在offset為0的地方，以后每個數(shù)據(jù)成員的對齊按照#pragmapack指定的數(shù)值和這個數(shù)據(jù)成員自身長度中，比較小的那個進行。

2、結(jié)構(gòu)(或聯(lián)合)的整體對齊規(guī)則：在數(shù)據(jù)成員完成各自對齊之后，結(jié)構(gòu)(或聯(lián)合)本身也要進行對齊，對齊將按照#pragmapack指定的數(shù)值和結(jié)構(gòu)(或聯(lián)合)最大數(shù)據(jù)成員長度中，比較小的那個進行。

3、結(jié)合1、2可推斷：當#pragmapack的n值等于或超過所有數(shù)據(jù)成員長度的時候，這個n值的大小將不產(chǎn)生任何效果。

在C語言中，可以定義結(jié)構(gòu)體類型，將多個相關(guān)的變量包裝成為一個整體使用。在結(jié)構(gòu)體中的變量，可以是相同、部分相同，或完全不同的數(shù)據(jù)類型。結(jié)構(gòu)體不能包含函數(shù)。

在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計中，對象具有狀態(tài)（屬性）和行為，狀態(tài)保存在成員變量中，行為通過成員方法（函數(shù)）來實現(xiàn)。C語言中的結(jié)構(gòu)體只能描述一個對象的狀態(tài)，不能描述一個對象的行為。

在（C++）中，考慮到C語言到C++語言過渡的連續(xù)性，對結(jié)構(gòu)體進行了擴展，C++的結(jié)構(gòu)體可以包含函數(shù)，這樣，C++的結(jié)構(gòu)體也具有類的功能，與class不同的是，結(jié)構(gòu)體包含的函數(shù)默認為public，而不是private。結(jié)構(gòu)體聲明下面介紹一下上面的結(jié)構(gòu)體聲明；1、首先使用關(guān)鍵字struct，它表示接下來是一個結(jié)構(gòu)體。2、后面是一個可選的標志（book），它是用來引用該結(jié)構(gòu)體的快速標記。

因此我們以后就可以這樣創(chuàng)建數(shù)據(jù)對象structbooklibrary；//把library設(shè)為一個可以使用book結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)體變量，則library這個變量就包含了其book結(jié)構(gòu)體中的所有元素3、接下來就是一個花括號，括起了結(jié)構(gòu)體成員列表，及每個成員變量，使用的都是其自己的聲明方式來描述，用分號來結(jié)束描述；例如：chartitle[MAXTITL];字符數(shù)組就是這樣聲明的，用分號結(jié)束；注意：其中每個成員可以使用任何一種C數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)甚至是其他的結(jié)構(gòu)體，也是可以的；4、在結(jié)束花括號后的分號表示結(jié)構(gòu)體設(shè)計定義的結(jié)束。關(guān)于其struct聲明的位置，也就是這段代碼要放到哪里。同樣這也是具有作用域的。這種聲明如果放在任何函數(shù)的外面，那么則標記可以在在本文件中，該聲明后面的所有函數(shù)都可以使用。如果這種聲明在某個函數(shù)的內(nèi)部，則它的標記只能在內(nèi)部使用，并且在其聲明之后；關(guān)于我們不斷說的，標記名是可選的，那么我們什么時候可以省略，什么時候一定不能省略呢？如果是上面那種聲明定義的方法，并且想在一個地方定義結(jié)構(gòu)體設(shè)計，而在其他地方定義實際的結(jié)構(gòu)體變量，那么就必須使用標記；可以省略，設(shè)計的同時就創(chuàng)建該結(jié)構(gòu)體變量，但是這種設(shè)計是一次性的。一般格式就是：struct結(jié)構(gòu)體名(也就是可選標記名）{

成員變量；}；//使用分號表示定義結(jié)束。C語言結(jié)構(gòu)體定義的三種方式1、最標準的方式:

2、不環(huán)保的方式

3、最奈何人的方式

定義結(jié)構(gòu)體變量

之前我們結(jié)構(gòu)體類型的定義（結(jié)構(gòu)體的聲明）只是告訴編譯器該如何表示數(shù)據(jù)，但是它沒有讓計算機為其分配空間。

我們要使用結(jié)構(gòu)體，那么就需要創(chuàng)建變量，也就是結(jié)構(gòu)體變量；

創(chuàng)建一個結(jié)構(gòu)體變量；分析：

structbook的作用：在結(jié)構(gòu)體聲明中，structbook所起到的作用就像int等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型名作用一樣。其一：其二，用typedef定義新類型名來代替已有類型名，即給已有類型重新命名；一般格式為；typedef已有類型新類型名；總結(jié)一下關(guān)于結(jié)構(gòu)體變量的定義：1、先定義結(jié)構(gòu)體類型后再定義結(jié)構(gòu)體變量；

格式為：struct結(jié)構(gòu)體名變量名列表；

2、在定義結(jié)構(gòu)體類型的同時定義結(jié)構(gòu)體變量；

格式為：直接定義結(jié)構(gòu)體類型變量，就是第二種中省略結(jié)構(gòu)體名的情況；

這種方式不能指明結(jié)構(gòu)體類型名而是直接定義結(jié)構(gòu)體變量，并且在只定義一次結(jié)構(gòu)體變量時適用，無結(jié)構(gòu)體名的結(jié)構(gòu)體類型是無法重復(fù)使用的。

也就是說，后面程序不能再定義此類型變量了，除非再寫一次重復(fù)的struct。對于結(jié)構(gòu)體變量的初始化先回憶一下關(guān)于基本數(shù)據(jù)類型和數(shù)組類型的初始化：再回到結(jié)構(gòu)體變量的初始化吧

關(guān)于結(jié)構(gòu)體變量的初始化與初始化數(shù)組類似；

也是使用花括號括起來，用逗號分隔的初始化好項目列表。注意，每個初始化項目必須要和要初始化的結(jié)構(gòu)體成員類型相匹配。對于結(jié)構(gòu)體的指定初始化：

訪問結(jié)構(gòu)體成員結(jié)構(gòu)體就像一個超級數(shù)組，在這個超級數(shù)組內(nèi)，一個元素可以是char類型，下個元素就可以是flaot類型，再下個還可以是int數(shù)組型，這些都是存在的。

在數(shù)組里面我們通過下標可以訪問一個數(shù)組的各個元素，那么如何訪問結(jié)構(gòu)體中的各個成員呢？

用結(jié)構(gòu)成員運算符點（.）就可以了；

結(jié)構(gòu)體變量名.成員名;

注意，點其結(jié)合性是自左至右的，它在所有的運算符中優(yōu)先級是最高的；

例如，s1.title指的就是s1的title部分；s1.author指的就是s1的author部分；s1.value指的就是s1的value部分。

然后就可以像字符數(shù)組那樣使用s1.title，像使用float數(shù)據(jù)類型一樣使用s1.value；

注意，s1雖然是個結(jié)構(gòu)體，但是s1.value卻是float型的。

因此s1.value就相當于float類型的變量名一樣，按照float類型來使用；

例如：printf(“%s%s%f”,s1.title,s1.author,s1.value);//訪問結(jié)構(gòu)體變量元素注意s（can）f(“%d”,這語句存在兩個運算符，">如果其成員本身又是一種結(jié)構(gòu)體類型，那么可以通過若干個成員運算符，一級一級的找到最低一級成員再對其進行操作；

結(jié)構(gòu)體變量名.成員.子成員………最低一級子成員;

整體與分開

可以將一個結(jié)構(gòu)體變量作為一個整體賦值給另一相同類型的結(jié)構(gòu)體變量，可以到達整體賦值的效果；這個成員變量的值都將全部整體賦值給另外一個變量；

不能將一個結(jié)構(gòu)體變量作為一個整體進行輸入和輸出；在輸入輸出結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)時，必須分別指明結(jié)構(gòu)體變量的各成員；

結(jié)構(gòu)體長度數(shù)據(jù)類型的字節(jié)數(shù)：16位編譯器char：1個字節(jié)

char*(即指針變量):

2個字節(jié)

short

int

:

2個字節(jié)

int：

2個字節(jié)

unsigned

int

:

2個字節(jié)

float:

4個字節(jié)

double:

8個字節(jié)

long:

4個字節(jié)

long

long:

8個字節(jié)

unsigned

long:

4個字節(jié)char：1個字節(jié)

char*（即指針變量）:

4個字節(jié)（32位的尋址空間是2^32,即32個bit，也就是4個字節(jié)。同理64位編譯器）

short

int

:

2個字節(jié)

int：

4個字節(jié)

unsigned

int

:

4個字節(jié)

float:

4個字節(jié)

double:

8個字節(jié)

long:

4個字節(jié)long

long:

8個字節(jié)

unsigned

long:

4個字節(jié)那么，下面這個結(jié)構(gòu)體類型占幾個字節(jié)呢？結(jié)構(gòu)體字節(jié)對齊

通過下面的方式，可以清楚知道為什么是8字節(jié)。1、定義20個char元素的數(shù)組2、定義結(jié)構(gòu)體類型的指針ps指向ss數(shù)組3、打印輸出各個成員結(jié)構(gòu)體嵌套

結(jié)構(gòu)體嵌套結(jié)構(gòu)體方式：占用內(nèi)存空間struct結(jié)構(gòu)體，在結(jié)構(gòu)體定義的時候不能申請內(nèi)存空間，不過如果是結(jié)構(gòu)體變量，聲明的時候就可以分配——兩者關(guān)系就像C++的類與對象，對象才分配內(nèi)存（不過嚴格講，作為代碼段，結(jié)構(gòu)體定義部分“.（te）xt”真的就不占空間了么？當然，這是另外一個范疇的（話題））。結(jié)構(gòu)體的大小通常（只是通常）是結(jié)構(gòu)體所含變量大小的總和，下面打印輸出上述結(jié)構(gòu)體的size：下邊說說不通常的情況對于結(jié)構(gòu)體中比較小的成員，可能會被強行對齊，造成空間的空置，這和讀取內(nèi)存的機制有關(guān)。為了效率，通常32位機按4字節(jié)對齊，小于的都當4字節(jié)，有連續(xù)小于4字節(jié)的，可以不著急對齊，等到湊夠了整，加上下一個元素超出一個對齊位置，才開始調(diào)整，比如3+2或者1+4，后者都需要另起（下邊的結(jié)構(gòu)體大小是8bytes），相關(guān)例子就多了，不贅述。為什么有些函數(shù)的參數(shù)是結(jié)構(gòu)體指針型如果函數(shù)的參數(shù)比較多，很容易產(chǎn)生“重復(fù)C語言代碼”，例如：（嵌入式開發(fā)）中，C語言位結(jié)構(gòu)體用途詳解1.位結(jié)構(gòu)體類型設(shè)計uint_32

reserved_2

:8;

占用4個字節(jié)，估計是uint_32在起作用，而這里寫的8位，只是我使用的有效位數(shù)，另外24位空閑，如果在下面再定義一個uint_32reserved_3

:8，地址也是一樣的，都是以uint_32為單位取地址。

同理，上面的5個變量，共用一個地址就不足為奇了。而且有效位的分配不是連續(xù)進行的，例如SYMBOL_TYPE+reserved_1共9位，超過了一個字節(jié)，索性系統(tǒng)就分配兩個字節(jié)給他們，每人一個；SYMBOL_NUMBER+SYMBOL_ACTIVE共8位，一個字節(jié)就能搞定。2、修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，驗證上述猜想3、分析結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的數(shù)據(jù)域是否連續(xù)，看下圖及結(jié)果

分析：這些數(shù)據(jù)域，整體相加一共32位，占用4個字節(jié)(不考慮數(shù)據(jù)對齊問題)。而實際確實是占用了4個字節(jié)，唯一的原因就是：這些數(shù)據(jù)域以緊湊的方式鏈接，沒有任何空閑位。實際是不是這樣呢？看下圖和結(jié)果：

4、再次實驗，分析數(shù)據(jù)是否緊密鏈接，看下圖和結(jié)果

5、結(jié)構(gòu)體組合、共用體組合是否影響上述結(jié)論

總結(jié)：1、在操作位結(jié)構(gòu)體時，要關(guān)注變量的位域是否在一個變量類型（uint_32或者uint_8）上，判斷占用空間大小。2、除了位域，還要關(guān)注變量定義類型，因為編譯器空間分配始終是按類型分配的，位域只是指出了有效位(小于類型占用空間)，而且如果位域大于類型空間，編譯器直接報錯（如uint_8

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