嵌入式C语言结构体为什么那么重要？

嵌入式专栏 · 发表于 2025-5-6 11:45:00

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作者 | strongerHuang
微信公众号 | 嵌入式专栏
C语言问世50多年，可谓是编程界的传奇语言，目前依然遥遥领先。
而本文将讲述的C语言中结构体，就是C语言这么多年经久不衰的关键。
为什么这么说呢，因为结构体是C语言中常用的一种数据结构，也是C语言中重要的一部分内容。
C语言保持了代码高效和低代码的特性，也通过结构体延续了面向对象的特性。可以说，C语言缺失了结构体，就缺失了灵魂。
这里重点说下C结构体在嵌入式项目中的一些常见用法。
关于结构体
在C语言中，结构体（struct）指的是一种数据结构，是C语言中复合数据类型（aggregate data type）的一类。

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结构体可以被声明为变量、指针或数组等，用以实现较复杂的数据结构。结构体同时也是一些元素的集合，这些元素称为结构体的成员（member），且这些成员可以为不同的类型。
结构体的定义如下所示：

struct tag { member-list } variable-list;
其中：

struct为结构体关键字；

tag为结构体的标志；

member-list为结构体成员列表，其必须列出其所有成员；

variable-list为此结构体声明的变量。
在一般情况下：tag、member-list、variable-list这3部分至少要出现2个。
结构体常规定义
不同的定义，应用在不同场景，所以，我们编程时需要结合实际情况来定义结构体。
方法1：
定义结构体stu，此时结构体相当于一个类型，比如int，如需使用此结构体，方法同int.

structstu{char aa;short bb; int cc;};
structstustu1, stu2;
方法2：定义结构体stu同时定义需要使用的结构体变量stu1, stu2。如后面再需要定义结构体变量，方法同1.

structstu{char aa;short bb; int cc;}stu1, stu2;
structstustu3;
方法3：定义结构体时，结构体名称缺省，同时定义结构体变量stu1，stu2。但后面不可再定义结构体变量。

struct{char aa;short bb; int cc;}stu1, stu2;
提示：这里不能像上面再定义结构体变量：（以下错误）

struct stu3; structstustu3;
使用typedef定义结构体
这里先简单说下typedef：
在C和C++编程语言中，typedef是一个关键字。它用来对一个数据类型取一个别名，目的是为了使源代码更易于阅读和理解。它通常用于简化声明复杂的类型组成的结构，但它也常常在各种长度的整数数据类型中看到，例如size_t和time_t。
方法4：使用typedef定义结构体同时，给stu结构体别名STU，后续定义可不用使用struct stu，直接使用STU即可。

typedefstructstu{char aa;short bb; int cc;}STU;
STU stu1;
你会发现，其实就是通过关键字typedef，将STU取代了struct stu。
当然，也可以这么用：

structstustu1;上面这种定义就失去了typedef的意思，所以不推荐。
方法5：使用typedef定义结构体时，省掉结构体第一个别名stu，直接在后面加STU，使用方法同上。

typedefstruct{char aa;short bb;int cc;}STU;
STU stu1;
方法6：还有一种符合语法规则，但意义不大的定义方式。

typedefstructstu{char aa;short bb;int cc;};
structstustu1;
以上这些定义方式算是语法的知识，如果还不懂，请再次复习一下。
结构体大小计算
结构体的大小，我相信很多人都没搞明白。实际编程中也是很多地方都在应用，比如：存储、拷贝结构体时都会牵涉到结构体大小的问题。
1.对比两结构体大小，一样吗？结构体1：

structstu{char aa;short bb;char cc;}stu1;
结构体2：

structstu{char aa;char bb;short cc;}stu2;
答案是不一样。程序测试得出sizeof(stu1)=6, sizeof(stu2)=4.
2.分析不一样原因
结构体计算要遵循字节对齐原则，一般满足三个准则：1) 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；2) 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量（offset）都是成员大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节；3) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节；
对于上面结构体stu1来说，最大字节：2字节，顺序是 char->short->char：