By Long Luo

在上一篇 深入理解 C/C++ 结构体之四：以空间换时间，结构体中的成员对齐之道 中，我们学习了 struct 的内存对齐的前世今生。

在开始本篇之前，想问大家一个问题：

---0是什么？
---呵呵，就是没有呗！
---那好，这5块钱拿去，就当抵我上次向你借的500块钱。
---什么？这哪和哪啊！这不一样
---可是你自己说的， 0就是“没有”。
---我说不清，反正不行，你必须还我500.

0是什么？ 起什么作用呢？ 为什么500 ≠ 5？

这节我们来讨论0的作用。

例如，500块钱，它后面0起到了什么作用呢？

500 的0，表示十和个位“没有”。虽说“没有”，但这个0却不能省略。因为如果省略了0，一件500块的衣服，你只给5块，小心遭到暴打。

那原因是什么呢？

在按位计数法中，数位具有很重要的意义。即使十位的数“没有”，也不能不写数字。这时就轮到0出场了，即0的作用就是占位。换言之，0占着一个位置以保证数位高于它的数字不会产生错位。

正因为有了表示“没有”的0，数值才能正确地表现出来。可以说在按位计数法中0是不可或缺的。

打住，这和我们讲的struct有什么关系？

当然有关系了，请问下面这段代码输出的是什么呢？

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#include <iostream>

using namespace std;

struct NoMember
{

};

int main(void)
{
	cout<<"The size of the struct NoMem is:"<<endl;
	cout<<sizeof(NoMember)<<endl;

	getchar();
	return 0;
}

—是0呢？ —还是1？2？3？

想必大部分人还是说不出来的，那我们先看看输出结果：

By Long Luo

在开始今天的文章之前，请先看下面一道面试题：

问题： 阅读下面一段代码并回答题目之后的问题：

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struct ALIGN
{
	int mA;
	int mB;
};

请问在 32 位系统下 sizeof(ALIGN) 的结果是多少？

当然这道题目是难不到广大程序员同学们滴！

在 32 位机器上 int 类型占 4 个字节，Struct ALIGN 里面有 2 个 int 型变量，那么总共就是 8 个字节喽！

Bingo！在这个例子中，sizeof(ALIGN) 的结果的确是 8 。

下面，我们把代码修改一下：

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#include <iostream>

using namespace std;

struct ALIGN
{
	int mA;
	int mB;
};

struct ALIGN1
{
	int mA;
	short mB;
};


int main()
{
	cout<<sizeof(short)<<endl;
	cout<<sizeof(ALIGN1)<<endl;

	getchar();
	return 0;
}

请问输出是多少？

By Long Luo

之前一篇 深入理解 C/C++ 结构体之二：Structure 的声明、定义、初始化 ，我们已经了解了C++中Struct的定义方法和C中有点不一样，而且增加了一种新的类型—Class。从C++的名字我们就可以知道，C++是从C进化而来，“++”就是在C的基础上加了一些东西：面向对象的东西。

虽然C++作为一种面向对象语言，要区别于面向过程的C语言，但是在设计时，一个很重要的原则是C++必须向前兼容C，必须是C的超集。这样一来就可以带来好多好处：

第一个嘛，首先呢，C++就可以站在C这个巨人的肩膀上，大量过去用C编写的程序可以不加修改地在C++环境下使用； 第二，把很多C程序员忽悠进C++这个大坑里，为C++之崛起而加班，上了贼船可就由不得你了XD …….

也正是因为这个原因，C++中保留了Struct结构类型，并使得Struct的功能更强大，不仅仅是简单继承C的结构体，而且扩充了Struct，使得它也具有类的特点，那么在C++中，Class和Struct到底有什么区别呢？

Talk is cheap, show me the Code!

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#include <iostream>

using namespace std;

struct S1
{
	char mA;
	int mB;
};

class C2
{
	char mA;
	int mB;
};


int main(void)
{
	S1 a;
	C2 b;
	cout<<sizeof(a)<<&a<<endl;
	cout<<sizeof(b)<<&b<<endl;

	getchar();
	return 0;
}

上面这段代码非常简单，分别定义了一个 Struct 类型和 Class 类型，并输出其大小和地址，我们先看看输出结果：

从结果我们可以看出，没啥区别啊！

且慢，再看下面这段代码：

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#include <iostream>

using namespace std;

struct S1 
{
	char mA;
	int mB;
};

class C1
{
	char mA;
	int mB;
};

struct S2
{
	char mA;
	int mB;

	void foo()
	{
		cout<<"mA="<<mA<<endl;
		cout<<"mB="<<mB<<endl;
	}
};

class C2
{
	char mA;
	int mB;

	void foo()
	{
		cout<<"mA="<<mA<<endl;
		cout<<"mB="<<mB<<endl;
	}
};


int main(void)
{
	S1 a;
	C1 b;

	S2 c;
	C2 d;

	cout<<sizeof(S1)<<"\t"<<&a<<endl;
	cout<<sizeof(C1)<<"\t"<<&b<<endl;

	c.foo();
	d.foo();

	getchar();
	return 0;
}

编译，结果报错了，如下所示：

By Long Luo

在上一篇 深入理解 C/C++ 结构体之一: Structure 是为了解决什么问题？ 里我们讲了为什么我们要引入 Struct 这个数据类型，我们了解到 Struct 是一种聚合数据类型，是为了用户描述和解释一些事物的方便而提出的， Struct 是一种用户自定义数据类型，如下图 1 所示：

其实从理论上讲，数据类型就是人为制订的如何解释内存中的二进制数的协议，也就是说一个数字对应着一块内存（可能 4 字节，也可能 20 字节），而这个数字的类型则是附加信息，以告诉编译器当发现有对那块内存的操作语句（即某种操作符）时，要如何编写机器指令以实现那个操作。比如两个 char 类型的数字进行加法操作符操作，编译器编译出来的机器指令就和 2 个 long 类型的数字进行加法操作的不一样，也就是所谓的“如何解释内存中的二进制数的协议”。

具体到我们之前的例子来说，只是指定了一种结构体类型，它相当于一个模型，但其中并无具体数据，系统也不为之分配实际的内存单元。为了能在程序中使用结构体类型的数据，应当定义结构体类型的变量，并在其中存放具体的数据。

本篇将详细对 Struct 的声明、定义和初始化进行分析。

一、Struct的声明

要了解Struct的声明，我们需要首先了解声明的含义到底是什么？

—声明是要求编译器产生映射元素的语句。

所谓的映射元素，就是前面介绍过的变量及函数，都只有3个字段：类型栏、名字栏和地址栏（成员变量类型的这一栏就放偏移值）。即编译器每当看到声明语句，就生成一个映射元素，并且将对应的地址栏空着，然后留下一些信息以告诉连接器——此 obj 文件（编译器编译源文件后生成的文件）需要一些符号，将这些符号找到后再修改并完善此 obj 文件，最后链接。

具体到上一回的例子，我们假如在另外一个源文件中需要使用struct ExpectedBoyFriend，那么就需要在该源文件使用之前处使用下面的声明语句：

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extern struct ExpectedBoyFriend;

二、Struct的定义

上一小节我们了解了声明的定义，那么定义是什么呢？

—定义是要求编译器填充前面声明没有书写的地址栏。 也就是说某变量对应的地址，只有在其定义时才知道。

因此实际的在栈上分配内存等工作都是由变量的定义完成的，所以才有声明的变量并不分配内存。但应注意一个重点，定义是生成映射元素需要的地址，因此定义也就说明了它生成的是哪个映射元素的地址，而如果此时编译器的映射表（即之前说的编译器内部用于记录映射元素的变量表、函数表等）中没有那个映射元素，即还没有相应元素的声明出现过，那么编译器将报错。

在这里我们需要说下 C 和 C++ 在定义 Struct 的区别， 先看下面2段代码：

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#include <iostream>

using namespace std;

struct SIMPLE
{
	int a;
	char b;
	float c;
};

SIMPLE x;

再看下面一段源码：

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#include <stdio.h>

struct S0
{
	char mName[10];
	int mBornYear;
};

typedef struct _S1
{
	char mName[10];
	int mBornYear;
}
S1;


S0 sa;
S1 sb;

那么上面的代码中对Struct的定义都对了吗？

熟悉C/C++的同学应该能够马上知道第二段的代码错了。

为什么呢？

By Long Luo

“关关雎鸠，在河之洲。窈窕淑女，君子好逑”，《诗经》三百篇，开篇就是男女之间的恋情，可见几千年的古人也十分重视爱情。这也难怪，毕竟男女的婚姻是人伦之始，而且含有成家立业的意思。引用生物学的观点来解释，就是“求食求偶是关系到人类生存繁衍的大事”，能不重视么？

在我们的老祖宗还住在山洞里的那个时代，野外看到一个漂亮的女野人，一棍子敲晕，拖进洞里…不过那个年代已经一去不复返了。随着人类的进步，具体到现在这个社会，现代的女人都要求男方高富帅，有车有房…当然按照进化心理学的观点来看，这些东西都代表着男性获取资源的能力，而智人(人类)的后代是很脆弱的，为了繁衍，所以女性是将男性所获取的资源和获取资源的能力置于第一位的。

不过，由于拜国内的房地产所赐，身为一名D丝的话，想要追到一个女孩，也变得异常困难，一方面是硬件上的劣势，比如外表、车、房子、一份体面的工作灯；另外一方面又有软件上的劣势，比如幽默感，人品如何、性格等。付出的服务项目也越来越多，既要送花，要帮女孩做这个做那个表决心，还要送这个送那个表付出。

据说20年后国内将有3000w男性光棍，女孩也就成了卖方市场，眼前这么多追求者，高富帅各方面程度都不一样，应该把哪个放在第一位呢？该怎么选呢？

比如一位美女，就有3位男性追求者，比较来比较去，某天决定先按照“帅”的程度排个序，选一个最“帅”的：

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/************************************************************************************
** File: - Z:\work\code\c\Struct\WhyUsingStuct.c
** 
** Copyright (C) Long.Luo, All Rights Reserved!
** 
** Description: 
**      WhyUsingStruct.c ---
** 
** Version: 1.1
** Date created: 22:25:44,20/12/2012
** Author: Long.Luo
** 
** --------------------------- Revision History: --------------------------------
** 	<author>	<data>			<desc>
** 
************************************************************************************/

#include <stdio.h>

/* Number of the boys */	
#define BOYS_NUM	(3)

void main()
{
	int i, j;

	/* Name */		
	char name[BOYS_NUM][10];

	/* height */
	int height[BOYS_NUM];

	/* rich */
	int money[BOYS_NUM];

	/* handsome */
	int handsome[BOYS_NUM];

	/* pointer array of the boys' name */
	char *pName[BOYS_NUM];

	/* the temporary */
	int heightTemp, moneyTemp, handsomeTemp;
	char *nameTemp;

	for (i = 0; i < BOYS_NUM; i++)
	{
		pName[i] = name[i];
	}

	for(i = 0; i < BOYS_NUM; i++)
	{
		printf("Pls input the Name of the No. %d Boys:", i + 1);
		gets(pName[i]);
		if (*pName[i] == '\0')
		{
			gets(pName[i]);
		}

		printf("Pls input the Height of %s ：", pName[i]);
		scanf("%d", &height[i]);
		printf("Pls input the Money of %s ：", pName[i]);
		scanf("%d", &money[i]);
		printf("Pls input the Handsome of %s ：", pName[i]);
		scanf("%d", &handsome[i]);
	}

	/* sort by Height */
	/* Only write one item. */ 
	for (i = 0; i < BOYS_NUM - 1; i++)
	{
		for (j = i + 1; j < BOYS_NUM; j++)
		{
			if (handsome[i] < handsome[j])
			{
				nameTemp = pName[i];
				pName[i] = pName[j];
				pName[j] = nameTemp;

				handsomeTemp = handsome[i];
				handsome[i] = handsome[j];
				handsome[j] = handsomeTemp;
			}
		}
	}

	for (i = 0; i < BOYS_NUM; i++)
	{
		printf("\nThe Boys's info: %s\t, height: %d\t, money: %d\t, handsome: %d\t");
	}

	getchar();
}	

但是上面的代码有很明显缺点：

1. 变量过多，同一追求者的各个数据无联系，没有整体概念，不便管理；

2. 操作不便，假如某天想把“富”作为第一考虑呢？或者根据不同面采取不同的加权来选择呢？

男人，不止一面!(七匹狼广告)

一个事物往往有很多的特征，但是人们往往去表达事物的时候，不是说特征，而是讲整体。零碎的信息、有时候很难替代一个整体信息结构。