1. struct的巨大作用 面对一个人的大型C/C++程序时，只看其对struct的使用情况我们就可以对其编写者的编程经验进行评估。因为一个大型的C/C++程序，势必要涉及一些(甚至大量)进行数据组合的结构体，这些结构体可以将原本意义属于一个整体的数据组合在一起。从某种程度上来说，会不会用struct，怎样用struct是区别一个开发人员是否具备丰富开发经历的标志。 在网络协议、通信控制、嵌入式系统的C/C++编程中，我们经常要传送的不是简单的字节流（char型数组），而是多种数据组合起来的一个整体，其表现形式是一个结构体。 经验不足的开发人员往往将所有需要传送的内容依顺序保存在char型数组中，通过指针偏移的方法传送网络报文等信息。这样做编程复杂，易出错，而且一旦控制方式及通信协议有所变化，程序就要进行非常细致的修改。 一个有经验的开发者则灵活运用结构体，举一个例子，假设网络或控制协议中需要传送三种报文，其格式分别为packetA、packetB、packetC：struct structA{int a;char b;};struct structB{char a;short b;};struct structC{int a;char b;float c;} 优秀的程序设计者这样设计传送的报文：struct CommuPacket{int iPacketType; //报文类型标志union //每次传送的是三种报文中的一种，使用union{ struct structA packetA; struct structB packetB; struct structC packetC;}}; 在进行报文传送时，直接传送struct CommuPacket一个整体。 假设发送函数的原形如下：// pSendData：发送字节流的首地址，iLen：要发送的长度Send(char * pSendData, unsigned int iLen);发送方可以直接进行如下调用发送struct CommuPacket的一个实例sendCommuPacket：Send( (char *)&sendCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );假设接收函数的原形如下：// pRecvData：发送字节流的首地址，iLen：要接收的长度//返回值：实际接收到的字节数unsigned int Recv(char * pRecvData, unsigned int iLen)； 接收方可以直接进行如下调用将接收到的数据保存在struct CommuPacket的一个实例recvCommuPacket中：Recv( (char *)&recvCommuPacket , sizeof(CommuPacket) ); 接着判断报文类型进行相应处理：switch(recvCommuPacket. iPacketType){ case PACKET_A: … //A类报文处理 break; case PACKET_B: … //B类报文处理 break; case PACKET_C: … //C类报文处理 break;} 以上程序中最值得注意的是Send( (char *)&sendCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );Recv( (char *)&recvCommuPacket , sizeof(CommuPacket) ); 中的强制类型转换：(char *)&sendCommuPacket、(char *)&recvCommuPacket，先取地址，再转化为char型指针，这样就可以直接利用处理字节流的函数。 利用这种强制类型转化，我们还可以方便程序的编写，例如要对sendCommuPacket所处内存初始化为0，可以这样调用标准库函数memset()：memset((char *)&sendCommuPacket,0, sizeof(CommuPacket));2. struct的成员对齐1. #include <iostream.h>2.
#pragma
pack(8)3. struct example14. {5. short a;6. long b;7. };8. struct example29. {10. char c;11. example1 struct1;12. short e; 13. };14. #pragma pack()15. int main(int argc, char* argv[])16. {17. example2 struct2;18. cout << sizeof(example1) << endl;19. cout << sizeof(example2) << endl;20. cout << (unsigned int)(&struct2.struct1) - (unsigned int)(&struct2)<< endl;21. return 0;22. } 问程序的输入结果是什么？ 答案是：8164 2.1 自然对界 struct是一种复合数据类型，其构成元素既可以是基本数据类型（如int、long、float等）的变量，也可以是一些复合数据类型（如array、struct、union等）的数据单元。对于结构体，编译器会自动进行成员变量的对齐，以提高运算效率。缺省情况下，编译器为结构体的每个成员按其自然对界（natural alignment）条件分配空间。各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储，第一个成员的地址和整个结构的地址相同。 自然对界(natural alignment)即默认对齐方式，是指按结构体的成员中size最大的成员对齐。
例如：struct naturalalign{char a;short b;char c;}; 在上述结构体中，size最大的是short，其长度为2字节，因而结构体中的char成员a、c都以2为单位对齐，sizeof(naturalalign)的结果等于6；
如果改为：struct naturalalign{char a;int b;char c;}; 其结果显然为12。2.2指定对界 一般地，可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件：
· 使用伪指令#pragma pack (n)，编译器将按照n个字节对齐；
· 使用伪指令#pragma pack ()，取消自定义字节对齐方式。
注意：如果#pragma pack (n)中指定的n大于结构体中最大成员的size，则其不起作用，结构体仍然按照size最大的成员进行对界。
对齐规则 每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。规则： 1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行。3、结合1、2颗推断：当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果。 例如：#pragma pack (n)struct naturalalign{char a;int b;char c;};#pragma pack () 当n为4、8、16时，其对齐方式均一样，sizeof(naturalalign)的结果都等于12。而当n为2时，其发挥了作用，使得sizeof(naturalalign)的结果为8。 在VC++ 6.0编译器中，我们可以指定其对界方式，其操作方式为依次选择projetct > setting > C/C++菜单，在struct member alignment中指定你要的对界方式。 另外，通过__attribute((aligned (n)))也可以让所作用的结构体成员对齐在n字节边界上，但是它较少被使用，因而不作详细讲解。2.3 面试题的解答 至此，我们可以对Intel、微软的面试题进行全面的解答。 程序中第2行#pragma pack (8)虽然指定了对界为8，但是由于struct example1中的成员最大size为4（long变量size为4），故struct example1仍然按4字节对界，struct example1的size为8，即第18行的输出结果； struct example2中包含了struct example1，其本身包含的简单数据成员的最大size为2（short变量e），但是因为其包含了struct example1，而struct example1中的最大成员size为4，struct example2也应以4对界，#pragma pack (8)中指定的对界对struct example2也不起作用，这里example1 struct1 占据了8个字节，其余的两个量分别占用了4个，故19行的输出结果为16； 由于struct example2中的成员以4为单位对界，故其char变量c后应补充3个空，其后才是成员struct1的内存空间，20行的输出结果为4。？？？？
再看示例：#pragma pack(push) // 将当前pack设置压栈保存#pragma pack(2) // 必须在结构体定义之前使用struct S1{ char c; int i;};struct S3{ char c1; S1 s; char c2;};#pragma pack(pop) // 恢复先前的pack设置 计算sizeof(S1)时，min(2, sizeof(i))的值为2，所以i的偏移量为2，加上sizeof(i)等于6，能够被2整除，所以整个S1的大小为6。 同样，对于sizeof(S3)，s的偏移量为2，c2的偏移量为8，加上sizeof(c2)等于9，不能被2整除，添加一个填充字节，所以sizeof(S3)等于10。3. C和C++间struct的深层区别 在C++语言中struct具有了“类” 的功能，其与关键字class的区别在于struct中成员变量和函数的默认访问权限为public，而class的为private。 例如，定义struct类和class类：struct structA{char a;…}class classB{ char a; …} 则：struct A a;a.a = 'a'; //访问public成员，合法classB b;b.a = 'a'; //访问private成员，不合法 许多文献写到这里就认为已经给出了C++中struct和class的全部区别，实则不然，另外一点需要注意的是： C++中的struct保持了对C中struct的全面兼容（这符合C++的初衷——“a better c”），因而，下面的操作是合法的：//定义structstruct structA{char a;char b;int c;};structA a = {'a' , 'a' ,1}; // 定义时直接赋初值 即struct可以在定义的时候直接以{ }对其成员变量赋初值，而class则不能，在经典书目《thinking C++ 2nd edition》中作者对此点进行了强调。4. struct编程注意事项 看看下面的程序：1. #include <iostream.h>2. struct structA3. {4. int iMember;5. char *cMember;6. };7. int main(int argc, char* argv[])8. {9. structA instant1,instant2;10.char c = 'a'; 11. instant1.iMember = 1;12. instant1.cMember = &c;13.instant2 = instant1;14.cout << *(instant1.cMember) << endl;15.*(instant2.cMember) = 'b';16. cout << *(instant1.cMember) << endl;17. return 0;} 14行的输出结果是：a 16行的输出结果是：b Why?我们在15行对instant2的修改改变了instant1中成员的值！ 原因在于13行的instant2 = instant1赋值语句采用的是变量逐个拷贝，这使得instant1和instant2中的cMember指向了同一片内存，因而对instant2的修改也是对instant1的修改。 在C语言中，当结构体中存在指针型成员时，一定要注意在采用赋值语句时是否将2个实例中的指针型成员指向了同一片内存。 在C++语言中，当结构体中存在指针型成员时，我们需要重写struct的拷贝构造函数并进行“=”操作符重载。
