代码示例：1.3.6 结构体与位段

全部示例均标注编译命令、适用环境与实测状态；完整验证记录见《03.5-代码编译运行验证记录》。

• examples/ex1-struct-basics.c · 结构体基础（聚合/指定初始化 + 数组与指针访问）

  /* ex1-struct-basics.c —— 结构体基础：定义/初始化/数组/指针访问（1.3.6）
   * 适用环境：Linux / Windows(MinGW)　标准：C11
   * 编译：gcc ex1-struct-basics.c -o ex1 -std=c11 -Wall -Wextra -Wpedantic
   * 运行：./ex1（Windows: ex1.exe）
   */
  #include <stdio.h>
   
  struct Point {
      int x;
      int y;
  };
   
  struct Student {
      char name[16];
      int  id;
      int  score;
  };
   
  int main(void)
  {
      struct Point p = { 3, 4 };              /* 聚合初始化 */
      struct Point q = { .x = 10, .y = 20 };  /* C99 指定初始化 */
   
      struct Student st = { "Alice", 1001, 95 };
      struct Student *ps = &st;               /* 指针访问用 -> */
   
      struct Point arr[3] = { { 1, 1 }, { 2, 2 }, { 3, 3 } };  /* 结构体数组 */
   
      printf("p=(%d,%d) q=(%d,%d)\n", p.x, p.y, q.x, q.y);
      printf("student: %s id=%d score=%d\n", ps->name, ps->id, ps->score);
      printf("arr[2]=(%d,%d) 数组总大小=%zu\n", arr[2].x, arr[2].y, sizeof(arr));
      return 0;
  }
   

• examples/ex2-struct-align.c · 内存对齐实测（offsetof 与 pragma pack）

  /* ex2-struct-align.c —— 内存对齐实测：offsetof 与 pragma pack（1.3.6）
   * 适用环境：Linux / Windows(MinGW)　标准：C11
   * 编译：gcc ex2-struct-align.c -o ex2 -std=c11 -Wall -Wextra -Wpedantic
   * 运行：./ex2（Windows: ex2.exe）
   * 说明：本输出为 x86_64 MinGW gcc 15.2.0 本机实测；对齐规则是实现定义的，换平台数值不同。
   */
  #include <stdio.h>
  #include <stddef.h>
   
  struct Mixed {
      char c;
      int  i;
      char d;
  };
   
  #pragma pack(push, 1)
  struct Packed {
      char c;
      int  i;
      char d;
  };
  #pragma pack(pop)
   
  int main(void)
  {
      struct Mixed m;
      m.c = 'A';
      m.i = 42;
      m.d = 'B';
   
      printf("sizeof(char)=%zu sizeof(int)=%zu\n", sizeof(char), sizeof(int));
      printf("sizeof(struct Mixed)=%zu（成员之和为 6，多出的是对齐填充）\n", sizeof(struct Mixed));
      printf("offsetof(Mixed): c=%zu i=%zu d=%zu（i 对齐到 4 的倍数）\n",
             offsetof(struct Mixed, c), offsetof(struct Mixed, i), offsetof(struct Mixed, d));
      printf("m = {%c, %d, %c}\n", m.c, m.i, m.d);
   
      printf("sizeof(struct Packed)=%zu（pack(1) 取消填充）\n", sizeof(struct Packed));
      printf("offsetof(Packed): c=%zu i=%zu d=%zu\n",
             offsetof(struct Packed, c), offsetof(struct Packed, i), offsetof(struct Packed, d));
      return 0;
  }
   

• examples/ex3-bitfield-reg.c · 位段定义 8 位控制寄存器（本机布局实测）

  /* ex3-bitfield-reg.c —— 位段定义 8 位控制寄存器（1.3.6）
   * 适用环境：Linux / Windows(MinGW)　标准：C11
   * 编译：gcc ex3-bitfield-reg.c -o ex3 -std=c11 -Wall -Wextra -Wpedantic
   * 运行：./ex3（Windows: ex3.exe）
   * 说明：位段布局（位顺序/跨单元）是实现定义的；本输出为 x86_64 MinGW gcc 15.2.0 实测。
   */
  #include <stdio.h>
   
  /* 8 位控制寄存器：位 0 使能、位 1-2 模式、位 3-6 分频、位 7 保留 */
  struct CtrlReg {
      unsigned int enable   : 1;
      unsigned int mode     : 2;
      unsigned int prescale : 4;
      unsigned int reserved : 1;
  };
   
  int main(void)
  {
      struct CtrlReg reg = { 0 };
   
      reg.enable = 1;      /* 0b1 */
      reg.mode = 2;        /* 0b10 */
      reg.prescale = 5;    /* 0b0101 */
      /* reserved 保持 0 */
   
      printf("sizeof(struct CtrlReg)=%zu（8 个位段合入 1 个 unsigned int）\n",
             sizeof(struct CtrlReg));
      printf("enable=%u mode=%u prescale=%u reserved=%u\n",
             reg.enable, reg.mode, reg.prescale, reg.reserved);
      return 0;
  }
   

• examples/ex4-bitfield-portability.txt · 位段可移植性边界（conceptual：静态讲解，不编译不运行）

  # 1.3.6 位段可移植性边界（conceptual 讲解文本，不编译不运行）
  #
  # 为什么"位段寄存器映射"不总是可移植？
  # 位段（bit-field）只保证三件事（C11 6.7.2.1）：
  #   1. 类型只能是 _Bool、signed/unsigned int 或其他实现定义类型（通常不允许指针/浮点）；
  #   2. 单个位段的宽度不超过其声明类型的宽度；
  #   3. 同一结构体内位段按声明顺序分配存储（"从左到右或从右到左"是实现定义的）。
  # 其余全部实现定义：位段的位顺序（低地址是高位还是低位）、是否允许跨存储单元边界、
  # 相邻位段之间的填充、单段宽度上限（err-7.3-13：资料"最多 31 位"是某实现限制，不是语言规则）。
  #
  # 工程上的正确姿势：
  # 1. 寄存器映射用 unsigned int 位段（避免符号位参与造成意外）；
  # 2. 首次使用前用已知值"自检"本平台位顺序（写 1 读回验证），或直接用移位+掩码宏替代位段；
  # 3. 位段结构体不用于序列化/跨平台传输——布局是实现定义的；
  # 4. 交叉编译到板卡时，位段布局以目标编译器手册为准，不沿用主机实测值。
  #
  # 一句可背的结论：位段是"编译器替你打包"的便利工具，打包方式（位顺序等）是实现定义的；
  # 可移植代码要么自检布局，要么用移位+掩码显式表达。