40篇學完C語言——（第十二篇）【結構體簡介】

導讀：

結構體，怎麼了解？

你可以把它想象成一個桌面上的檔案夾，這個檔案夾裡面可以有各種各樣的檔案，當然也還可以再有檔案夾的存在，檔案夾裡面再放檔案……。如果你要修改其中一個檔案的内容，就是首先通過桌面上的那個檔案夾作為入口，然後一個一個的進入檔案夾去尋找你需要的檔案，找到之後就可以随你修改了。

long、unsigned int 、short、char（相當于各種檔案類型，比如 .txt、.c、.h）這些關鍵字是否很熟悉？這都是 C 語言定義好的資料類型，直接拿來用就行了。但是我想自定義一個别的類型的資料怎麼辦？

就靠struct了。結構體，顧名思義，就是将一個個資料類型構成一個資料類型以友善使用。

比如說一個 24 位的像素，有 R、G、B 三種顔色，每種顔色都用 8 bit 表示，如果使用一般的方法怎麼表示呢？看圖：

這樣表示當然沒有問題，也能解決你的需求，但是你在使用的時候會發現，通常他們使用場合一樣，隻是有的時候需要使用 Red 值，有的時候需要 Green，有的時候可能又要 Blue，但它們的共同點是都是用來表示一個像素的，那麼有沒有辦法把這些資料類型組合起來友善調用呢？當然有，就是今天的主角，struct。

我們先看看使用 struct 如何表示一個像素：

Pixel 中文表示像素，這樣就通過這個結構體将三個資料結合在一起了（用檔案夾裝在一起），并且這個新組合的資料類型就叫 Pixel，和 int、char 等類似。

那麼我們如何像使用 int、char 一樣定義一個代表像素的資料類型呢？

就是通過 struct + 結構體名 定義了。

這裡定義了兩個像素，每個像素下都有 Red、Green、Blue 這三個位元組資料，也就是說共有六個位元組的空間：

那麼對于這些資料如何使用呢？比如說要設定 Red=100，Green=120，Blue=210：

這樣就行了，是不是很簡單呢！如果你的 MDK 開啟了輸入補充功能，那麼寫這些代碼就更容易了：

可以看到你在敲完 Pixel1. 的圓點後，結構體的成員立馬出來了，這時候你就能自己選擇哪一個成員了，是不是很友善呢。不然一個結構體那麼多成員，怎麼記得住啊。

如果你用這個結構體資料類型定義了一個結構體指針，那麼就通過 -> 箭頭調用，相當友善的。

而且如果你想對整個結構體進行指派也是很友善的事情：

這樣一條語句就将三個成員變量的值進行了修改，和通過關鍵字定義的變量并沒什麼差別。

但還有一點，每次定義一個結構體變量都要敲 struct 關鍵字還是很麻煩的事情，是以這個時候可以使用 typedef 這個關鍵字了：

這樣聲明之後，每次要定義一個新的 Pixel 結構體，隻要使用 Pixel 就行了，而不必加入 struct 來聲明這是一個結構體。而為了讓自己知道這是一個自己定義的資料類型，一般會在名稱後面加 _t 或者 TypeDef 等。比如 GPIO 結構體：

并且結構體（檔案夾）裡面還可以套結構體（檔案夾），被套的結構體裡面也可能有結構體……。不僅能套結構體，指針、聯合體、枚舉、數組（各種檔案）也都是一樣的，而正常的 char、int 等更不用說了，完全按你的心意随意組合就是了（比如上面的結構體套了 uint16_t 和 兩個結構體）。

這些資料類型都可以通過結構體形成一個資料結構類型，是不是感覺特别友善啊。小項目可能結構體用的不多，但是大項目如果不用結構體，那麼操作資料類型是一件很麻煩的事情，是以一定要學會使用結構體。

當然了，套用的結構體多了，對運作效率還是有一些影響的，對一些性能要求比較高的地方可以不用結構體，或者通過一些方法提高效率，不然你套的深了，尋找其中的成員變量還是需要不少指令消耗的，這一點需要引起注意。另外，編譯器為了優化讀寫效率，可能會對資料類型進行填充：

這個存儲空間應該是 1+1+1+4 = 7，但是實際上是 8 （你可以通過 sizeof() 測試），就是因為 STM32 的處理字長為 4 個位元組，是最快的讀寫長度，是以對變量 Reserve 進行了 4 位元組對齊。它的存放位置如下：

當然這個是可以通過對齊方式進行修改的，但最好不要，因為這樣會降低讀寫效率，除非是那種定義好的通信協定，那沒辦法，隻能改了（這個坑千萬要注意）。

有的時候可能需要擷取結構體的偏移位址，此時就可用通過以下方法擷取：

結構體偏移量計算宏（非正常方法）：

#define OFFSET(TYPE, MEMBER) ((unsigned long)(&(((TYPE *)0)->MEMBER)))

比如說要擷取 Green 在結構體 Pixel 的偏移位址，就可以通過上面的宏進行計算：

Offset 的結果就是 1，因為前一個 Red 共占用了一個位元組空間，是以它的偏移位址就是 1。

最後再看看結構體的初始化，就是對成員變量順序初始化：