在C语言中，结构体（Structures）是一种用户自定义的数据类型，允许将不同类型的数据组合成一个单独的单元。结构体允许程序员将相关数据组织在一起，以便更方便地管理和操作。本文将详细介绍C语言中结构体的相关内容，包括定义、访问、内存对齐等方面。

结构体的定义和基本用法

在C语言中，结构体的定义使用 struct 关键字，如下所示：

#include <stdio.h>

// 定义一个结构体
struct Person {
    char name[50];
    int age;
    float height;
};

int main() {
    // 声明一个结构体变量
    struct Person person1;

    // 访问结构体成员并赋值
    strcpy(person1.name, "John Doe");
    person1.age = 30;
    person1.height = 1.75;

    // 输出结构体成员的值
    printf("Name: %s\n", person1.name);
    printf("Age: %d\n", person1.age);
    printf("Height: %.2f meters\n", person1.height);

    return 0;
}

结构体内存对齐（Alignment）

结构体在内存中存储时，会按照一定的对齐规则进行存放，这被称为结构体的内存对齐（Alignment）。结构体的内存对齐是为了提高存取效率和处理速度，通常会将结构体成员按照某种规则排列在内存中。

内存对齐的原则和规则

1. 基本对齐原则：

   • 结构体的每个成员变量的起始地址必须是其类型大小的整数倍。
   • 比如，char 类型通常占用1字节，int 类型通常占用4字节（32位系统），因此 int 类型的起始地址必须是4的倍数。

2. 结构体的对齐规则：

   • 结构体的对齐大小是结构体中最大成员大小的整数倍。
   • 结构体中每个成员的偏移量（offset）都是成员大小的整数倍。
   • 如果需要，编译器会在结构体成员之间插入填充字节（Padding）来保证对齐要求。

示例和说明

考虑以下结构体的定义：

struct Example {
    char a;    // 1字节
    int b;     // 4字节（在32位系统中）
    double c;  // 8字节
};

结构体 Example 的大小可以通过 sizeof(struct Example) 来获取。按照常见的对齐规则和内存布局，计算如下：

• char a 占用 1 字节。
• int b 在32位系统中占用 4 字节，因为 int 的对齐要求通常是 4 字节。
• double c 占用 8 字节。

结构体 Example 的总大小是这些成员中占用空间最大的整数倍，即 8 字节（double 类型的大小）。

因此，sizeof(struct Example) 的结果为 16 字节。