1. struct 的巨大作用
   
　　面對一個人的大型C/C++程序時，只看其對struct 的使用情況我們就可以對其編寫者的編程經(jīng)驗進行評估。因為一個大型的C/C++程序，勢必要涉及一些(甚至大量)進行數(shù)據(jù)組合的結(jié)構(gòu)體，這些結(jié)構(gòu)體可以將原本意義屬于一個整體的數(shù)據(jù)組合在一起。從某種程度上來說，會不會用struct，怎樣用struct 是區(qū)別一個開發(fā)人員是否具備豐富開發(fā)經(jīng)歷的標志。
   
　　在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、通信控制、嵌入式系統(tǒng)的C/C++編程中，我們經(jīng)常要傳送的不是簡單的字節(jié)流（char型數(shù)組），而是多種數(shù)據(jù)組合起來的一個整體，其表現(xiàn)形式是一個結(jié)構(gòu)體。
   
　　經(jīng)驗不足的開發(fā)人員往往將所有需要傳送的內(nèi)容依順序保存在char 型數(shù)組中，通過指針偏移的方法傳送網(wǎng)絡(luò)報文等信息。這樣做編程復(fù)雜，易出錯，而且一旦控制方式及通信協(xié)議有所變化，程序就要進行非常細致的修改。
   
　　一個有經(jīng)驗的開發(fā)者則靈活運用結(jié)構(gòu)體，舉一個例子，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)或控制協(xié)議中需要傳送三種報文，其格式分別為

　　packetA、packetB、packetC：
　　struct structA
　　{
　　int a;
　　char b;
　　};
　　struct structB
　　{
　　char a;
　　short b;
　　};
　　struct structC
　　{
　　int a;
　　char b;
　　float c;
　　}
　　的程序設(shè)計者這樣設(shè)計傳送的報文：
　　struct CommuPacket
　　{
　　int iPacketType; //報文類型標志
　　union //每次傳送的是三種報文中的一種，使用union
　　{
　　struct structA packetA; struct structB packetB;
　　struct structC packetC;
　　}
　　};

　　在進行報文傳送時，直接傳送struct CommuPacket 一個整體。

　　假設(shè)發(fā)送函數(shù)的原形如下：

　　// pSendData：發(fā)送字節(jié)流的首地址，iLen：要發(fā)送的長度
　　Send(char * pSendData, unsigned int iLen);
　　發(fā)送方可以直接進行如下調(diào)用發(fā)送struct CommuPacket 的一個實例sendCommuPacket：
　　Send( (char *)&sendCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );
　　假設(shè)接收函數(shù)的原形如下：
　　// pRecvData：發(fā)送字節(jié)流的首地址，iLen：要接收的長度
　　//返回值：實際接收到的字節(jié)數(shù)
　　unsigned int Recv(char * pRecvData, unsigned int iLen)；
　　接收方可以直接進行如下調(diào)用將接收到的數(shù)據(jù)保存在struct CommuPacket 的一個實例recvCommuPacket 中：
　　Recv( (char *)&recvCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );
　　接著判斷報文類型進行相應(yīng)處理：
　　switch(recvCommuPacket. iPacketType)
　　{
　　case PACKET_A:
　　… //A 類報文處理
　　break;
　　case PACKET_B:
　　… //B 類報文處理
　　break;
　　case PACKET_C:
　　… //C 類報文處理
　　break;
　　}
　　以上程序中值得注意的是
　　Send( (char *)&sendCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );
　　Recv( (char *)&recvCommuPacket , sizeof(CommuPacket) );
　　中的強制類型轉(zhuǎn)換：(char *)&sendCommuPacket、(char *)&recvCommuPacket，先取地址，再轉(zhuǎn)化為char 型指針，這樣就可以直接利用處理字節(jié)流的函數(shù)。
　　利用這種強制類型轉(zhuǎn)化，我們還可以方便程序的編寫，例如要對sendCommuPacket 所處內(nèi)存初始化為0，可以這樣調(diào)用標準庫函數(shù)memset()：
　　memset((char *)&sendCommuPacket,0, sizeof(CommuPacket));

　　2. struct的成員對齊

　　Intel、微軟等公司曾經(jīng)出過一道類似的面試題：

　　#include <iostream.h>
　　#pragma pack(8)
　　struct example1
　　{
　　short a;
　　long b;
　　};
　　struct example2
　　{
　　char c;
　　example1 struct1;
　　short e;
　　};
　　#pragma pack()
　　int main(int argc, char* argv[])
　　{
　　example2 struct2;
　　cout << sizeof(example1) << endl;
　　cout << sizeof(example2) << endl;
　　cout << (unsigned int)(&struct2.struct1) - (unsigned int)(&struct2) << endl;
　　return 0;
　　}
　　問程序的輸入結(jié)果是什么？
　　答案是：
　　8
　　16
　　4

　　2.1 自然對界
   
　　struct 是一種復(fù)合數(shù)據(jù)類型，其構(gòu)成元素既可以是基本數(shù)據(jù)類型（如int、long、float 等）的變量，也可以是一些復(fù)合數(shù)據(jù)類型（如array、struct、union 等）的數(shù)據(jù)單元。對于結(jié)構(gòu)體，編譯器會自動進行成員變量的對齊，以提高運算效率。缺省情況下，編譯器為結(jié)構(gòu)體的每個成員按其自然對界（natural alignment）條件分配空間。各個成員按照它們被聲明的順序在內(nèi)存中順序存儲，個成員的地址和整個結(jié)構(gòu)的地址相同。
   
　　自然對界(natural alignment)即默認對齊方式，是指按結(jié)構(gòu)體的成員中size 的成員對齊。

　　例如：

　　struct naturalalign
　　{
　　char a;
　　short b;
　　char c;
　　};

　　在上述結(jié)構(gòu)體中，size 的是short，其長度為2 字節(jié)，因而結(jié)構(gòu)體中的char 成員a、c 都以2 為單位對齊，
sizeof(naturalalign)的結(jié)果等于6；

　　如果改為：

　　struct naturalalign
　　{
　　char a;
　　int b;
　　char c;
　　};
　　其結(jié)果顯然為12。

　　2.2 指定對界

　　一般地，可以通過下面的方法來改變?nèi)笔〉膶鐥l件：

　　使用偽指令#pragma pack (n)，編譯器將按照n 個字節(jié)對齊；
　　使用偽指令#pragma pack ()，取消自定義字節(jié)對齊方式。
　　注意：如果#pragma pack (n)中指定的n 大于結(jié)構(gòu)體中成員的size，則其不起作用，結(jié)構(gòu)體仍然按照size 的成員進行對界。

　　例如：
　　#pragma pack (n)
　　struct naturalalign
　　{
　　char a;
　　int b;
　　char c;
　　};
　　#pragma pack ()
　　當n 為4、8、16 時，其對齊方式均一樣，sizeof(naturalalign)的結(jié)果都等于12。而當n 為2時，其發(fā)揮了作用，使得sizeof(naturalalign)的結(jié)果為6。
　　在VC++ 6.0 編譯器中，我們可以指定其對界方式（見圖1），其操作方式為依次選擇projetct >setting > C/C++菜單，在struct member alignment 中指定你要的對界方式。

 
圖1 在VC++ 6.0 中指定對界方式

　　另外，通過__attribute((aligned (n)))也可以讓所作用的結(jié)構(gòu)體成員對齊在n 字節(jié)邊界上，但是它較少被使用，因而不作詳細講解。

　　2.3 面試題的解答
   
　　至此，我們可以對Intel、微軟的面試題進行全面的解答。
   
　　程序中第2 行#pragma pack (8)雖然指定了對界為8，但是由于struct example1 中的成員size 為4（long 變量size 為4），故struct example1 仍然按4 字節(jié)對界，struct example1 的size為8，即第18 行的輸出結(jié)果；
   
　　struct example2 中包含了struct example1，其本身包含的簡單數(shù)據(jù)成員的size 為2（short變量e），但是因為其包含了struct example1，而struct example1 中的成員size 為4，struct example2 也應(yīng)以4 對界，#pragma pack (8)中指定的對界對struct example2 也不起作用，故19 行的輸出結(jié)果為16；
   
　　由于struct example2 中的成員以4 為單位對界，故其char 變量c 后應(yīng)補充3 個空，其后才是成員struct1 的內(nèi)存空間，20 行的輸出結(jié)果為4。

　　3. C 和C++間struct 的深層區(qū)別

　　在C++語言中struct 具有了“類” 的功能，其與關(guān)鍵字class 的區(qū)別在于struct 中成員變量和函數(shù)的默認訪問權(quán)限為public，而class 的為private。

　　例如，定義struct 類和class 類：

　　struct structA
　　{
　　char a;
　　…
　　}
　　class classB
　　{
　　char a;
　　…
　　}
　　則：
　　structA a;
　　a.a = 'a'; //訪問public 成員，合法
　　classB b;
　　b.a = 'a'; //訪問private 成員，不合法
　　許多文獻寫到這里就認為已經(jīng)給出了C++中struct 和class 的全部區(qū)別，實則不然，另外一點需要注意的是：
　　C++中的struct 保持了對C 中struct 的全面兼容（這符合C++的初衷——“a better c”），
　　因而，下面的操作是合法的：
　　//定義struct
　　struct structA
　　{
　　char a;
　　char b;
　　int c;
　　};
　　7
　　structA a = {'a' , 'a' ,1}; // 定義時直接賦初值
　　即struct 可以在定義的時候直接以{ }對其成員變量賦初值，而class 則不能，在經(jīng)典書目《thinking C++ 2nd edition》中作者對此點進行了強調(diào)。

　　4. struct 編程注意事項

　　看看下面的程序：
　　1. #include <iostream.h>
　　2. struct structA
　　3. {
　　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 行的輸出結(jié)果是：a
　　16 行的輸出結(jié)果是：b

　　我們在15 行對instant2 的修改改變了instant1 中成員的值！

　　原因在于13 行的instant2 = instant1 賦值語句采用的是變量逐個拷貝，這使得instant1 和instant2 中的cMember 指向了同一片內(nèi)存，因而對instant2 的修改也是對instant1 的修改。

　　在C 語言中，當結(jié)構(gòu)體中存在指針型成員時，一定要注意在采用賦值語句時是否將2 個實例中的指針型成員指向了同一片內(nèi)存。

　　在C++語言中，當結(jié)構(gòu)體中存在指針型成員時，我們需要重寫struct 的拷貝構(gòu)造函數(shù)并進行“=”操作符重載。