结构体的定义与使用

结构体是一种用户定义的数据类型，允许将不同类型的数据组合在一起。结构体在内存中是连续存储的，成员的访问通过点操作符.实现。

typedef struct {
    char *name;
    int age;
    float salary;
} Employee;

Employee emp;
emp.name = "John Doe";
emp.age = 30;
emp.salary = 60000.0;

结构体的数组

可以定义结构体数组来存储多个结构体实例。结构体数组的使用与普通数组类似，可以通过索引访问。

Employee employees[3];
employees[0].name = "Alice";
employees[0].age = 28;
employees[0].salary = 55000.0;

// ... 初始化其他员工数据 ...

结构体的指针

结构体指针存储的是结构体变量的地址。通过结构体指针可以访问和修改结构体成员，使用箭头操作符->。

Employee *ptr = &emp;
ptr->age = 31; // 相当于 (*ptr).age = 31;

结构体的嵌套

结构体可以包含其他结构体作为成员。嵌套结构体提供了组织和封装数据的能力。

typedef struct {
    char *street;
    char *city;
} Address;

typedef struct {
    char *name;
    Address addr;
} Person;

Person person;
person.name = "Bob";
person.addr.street = "123 Main St";
person.addr.city = "New York";

位字段（BitFields）

位字段是一种特殊的结构体成员，允许以位为单位来分配和访问内存。位字段适用于需要节省空间或操作硬件寄存器的场景。

typedef struct {
    unsigned int flag1 : 1;
    unsigned int flag2 : 1;
    unsigned int flag3 : 1;
    unsigned int value : 4;
}BitFields;

BitFields flags;
flags.flag1 = 1; // 设置第一个标志位
flags.value = 10; // 设置值

结构体的对齐

C语言在默认情况下会对结构体成员进行字节对齐，以提高访问效率。可以使用pragma pack指令或特定的结构体属性来改变对齐方式。

#pragma pack(1) // 设置为1字节对齐
typedef struct {
    char a;
    int b;
    char c;
} PackedStruct;
#pragma pack() // 恢复默认对齐

结构体的内存布局

结构体的内存布局取决于成员的类型和对齐要求。不同编译器和平台可能导致结构体的内存布局不同。

printf("Size of Employee: %zu bytes\n", sizeof(Employee));

总结：

结构体和位字段是C语言中强大的数据组织工具，它们允许程序员创建复杂的数据结构，并以灵活的方式操作数据。理解结构体的内存布局、对齐和位字段的使用，对于编写高效和紧凑的C程序至关重要。