前言
自定义类型：结构体，枚举，联合
- 1. 结构体
- 1.1 结构的基础知识
- 1.2 结构的声明
- 1.3 特殊的声明
- 1.4 结构的自引用
- 1.5 结构体变量的定义和初始化
- 1.6 结构体内存对齐
- 1.7 修改默认对齐数
- 1.8 结构体传参
- 2. 位段
- 2.1 什么是位段
- 2.2 位段的内存分配
- 2.3 位段的跨平台问题
- 2.4 位段的应用
- 3. 枚举
- 3.1 枚举类型的定义
- 3.2 枚举的优点
- 3.3 枚举的使用
- 4. 联合（共用体）
- 4.1 联合类型的定义
- 4.2 联合的特点
- 4.3 联合大小的计算
1. 结构体
1.1 结构的基础知识
1.2 结构的声明
struct tag//tag结构体的名字
{member-list;
}variable-list;
例如描述一个学生：
struct Stu
{//成员变量char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号
}; //分号不能丢
//定义学生类型
struct Stu
{//成员变量char name[20];int age;float weight;
} s4, s5, s6;//s4、5、6都是学生//全局变量int main()
{//int num = 0;//我们用类型创建变量，s1是第一个学生，s2是第二个学生，s3是第三个学生struct Stu s1;//局部变量struct Stu s2;struct Stu s3;return 0;
}
1.3 特殊的声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
比如：
//匿名结构体类型
struct
{char c;int a;double d;
}s1;struct
{char c;int a;double d;
}* ps;int main()
{//ps = &s1;//errreturn 0;
}
上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（stu）。
那么问题来了？
//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
ps = &s1;
警告：
编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型。
所以是非法的。
1.4 结构的自引用
在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？
我想将这样一个链表连接起来，那要怎么样连接呢？
struct Node
{int data;struct Node n;
};
//可行否？
如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？
正确的自引用方式：
struct Node
{int data;//4struct Node* next;//4/8
};int main()
{struct Node n1;struct Node n2;n1.next = &n2;return 0;
}
拓展一个新的知识点
typedef struct
{int data;char c;
} S;
在思考一个问题
typedef struct
{int data;Node* next;
}Node;
这样行不行？
typedef struct Node
{int data;struct Node* next;
}Node;
1.5 结构体变量的定义和初始化
有了结构体类型，那如何定义变量，其实很简单。
变量的定义：
struct S
{int a;char c;
}s1;//全局变量struct S s3;//全局变量int main()
{struct S s2;//局部变量return 0;
}
这样写行不行？
初始化：定义变量的同时赋初值
struct S
{int a;char c;
}s1;struct B
{float f;struct S s;
};int main()
{//int arr[10] = {1,2,3};//int a = 0;struct S s2 = {100, 'q'};struct S s3 = {.c = 'r', .a = 2000};//用.操作可以指定我的顺序，其他都是默认顺序struct B sb = { 3.14f, {200, 'w'}};//结构体里面含有结构体要再用一个大括号printf("%f,%d,%c\n", sb.f, sb.s.a, sb.s.c);return 0;
}
含有指针的的结构体初始化
struct S
{char name[100];int* ptr;
};int main()
{int a = 100;struct S s = {"abcdef", NULL};return 0;
}
1.6 结构体内存对齐
我们已经掌握了结构体的基本使用了。
现在我们深入讨论一个问题：计算结构体的大小。
这也是一个特别热门的考点： 结构体内存对齐
直接上代码
struct S1
{int a;char c;
};struct S2
{char c1;int a;char c2;
};struct S3
{char c1;int a;char c2;char c3;
}; int main()
{//探讨到底是下面三个答案的哪个//5 6 7//8 8 8//8 12 12printf("%d\n", sizeof(struct S1));printf("%d\n", sizeof(struct S2));printf("%d\n", sizeof(struct S3));return 0;
}
首先得掌握结构体的对齐规则：
- 结构体的第一个成员永远都放在0偏移处
- 从第二个成员开始，以后的每个成员都要对齐到某个对齐数的整数倍处
这个对齐数是：成员自身大小和默认对齐数的较小值
备注：
VS环境下 没有默认对齐数，没有默认对齐数时，对齐数就是成员自身的大小 - 当成员全部存放进去后
结构体的总大小必须是，所以成员的对齐数中最大对齐数的整数倍
如果不够，则浪费空间对齐。 - 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。
当换一下位置时：
如果不相信可以求一下他们的偏移量
求偏移量需要用到一个offsetof宏
#include <stddef.h>struct S
{char c;int a;
};int main()
{struct S s = {0};printf("%d\n", offsetof(struct S, c));//0printf("%d\n", offsetof(struct S, a));//4return 0;
}
当了解这个规则后，我们再练习一个
struct S2
{char c1;char c2;int i;
};
int main()
{printf("%d\n", sizeof(struct S2));return 0;
}
图片讲解：
再练习一个
struct S3
{double d;char c;int i;
};
再练习一个结构体嵌套的问题
struct S3
{double d;char c;int i;
};struct S4
{char c1;struct S3 s3;double d;
};int main()
{printf("%d\n", sizeof(struct S4));return 0;
}
图片讲解：
为什么存在内存对齐?
不存在内存对齐的样子：
存在内存对齐的样子：
大部分的参考资料都是如是说的：
- 平台原因(移植原因)：
不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。 - 性能原因：
数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。
原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。
总体来说：
那在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，如何做到：
//例如：
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
struct S2
{char c1;char c2;int i;
};
S1和S2类型的成员一模一样，但是S1和S2所占空间的大小有了一些区别。
1.7 修改默认对齐数
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S2
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
int main()
{//输出的结果是什么？//结果为6printf("%d\n", sizeof(struct S1));printf("%d\n", sizeof(struct S2));return 0;
}
1.8 结构体传参
直接上代码：
struct S
{int data[1000];int num;
};
struct S s = { {1,2,3,4}, 1000 };
//结构体传参
void print1(struct S s)
{printf("%d\n", s.num);
}
//结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{print1(s); //传结构体print2(&s); //传地址return 0;
}
上面的 print1 和 print2 函数哪个好些？
答案是：
首选print2函数。
原因：
结论：
结构体传参的时候，要传结构体的地址。
2. 位段
结构体讲完就得讲讲结构体实现 位段 的能力。
2.1 什么是位段
位段的声明和结构是类似的，有两个不同：
- 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。
- 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
比如：
struct A
{int _a : 2;int _b : 5;int _c : 10;int _d : 30;
};//47个比特位
A就是一个位段类型。
那位段A的大小是多少？
printf("%d\n", sizeof(struct A));
2.2 位段的内存分配
-
位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char （属于整形家族）类型
-
位段的空间上是按照需要以4个字节（ int ）或者1个字节（ char ）的方式来开辟的。
-
位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。
//一个例子struct S{char a : 3;char b : 4;char c : 5;char d : 4;
};struct S s = { 0 };s.a = 10;s.b = 12;s.c = 3;s.d = 4;//空间是如何开辟的？
2.3 位段的跨平台问题
-
int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
-
位段中最大位的数目不能确定。（16位机器最大16，32位机器最大32，写成27，在16位机
器会出问题。 -
位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。
-
当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的位时，是
舍弃剩余的位还是利用，这是不确定的。
总结：
2.4 位段的应用
3. 枚举
枚举顾名思义就是一一列举。
把可能的取值一一列举。
比如我们现实生活中：
这里就可以使用枚举了。
3.1 枚举类型的定义
enum Day//星期{Mon,Tues,Wed,Thur,Fri,Sat,Sun};enum Sex//性别{MALE,FEMALE,SECRET};enum Color//颜色{RED,GREEN,BLUE};
以上定义的 enum Day ， enum Sex ， enum Color 都是枚举类型。
{}中的内容是枚举类型的可能取值，也叫 枚举常量 。
这些可能取值都是有值的，默认从0开始，一次递增1，当然在定义的时候也可以赋初值。
例如：
enum Color//颜色{RED = 1,GREEN = 2,BLUE = 4};
3.2 枚举的优点
我们可以使用 #define 定义常量，为什么非要使用枚举？
枚举的优点：
-
增加代码的可读性和可维护性
-
和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。
-
防止了命名污染（封装）
-
便于调试
-
使用方便，一次可以定义多个常量
3.3 枚举的使用
enum Color//颜色{RED = 1,GREEN = 2,BLUE = 4};enum Color clr = GREEN;//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。clr = 5; //ok??
4. 联合（共用体）
4.1 联合类型的定义
联合也是一种特殊的自定义类型
这种类型定义的变量也包含一系列的成员，特征是这些成员公用同一块空间（所以联合也叫共用体）。
比如：
//联合类型的声明union Un{char c;int i;
};//联合变量的定义union Un un;//计算连个变量的大小printf("%d\n", sizeof(un));
4.2 联合的特点
union Un
{char c;//1int i;//4
};int main()
{union Un u;printf("%d\n", sizeof(u));printf("%p\n", &u);printf("%p\n", &(u.i));printf("%p\n", &(u.c));return 0;
}
代码结果：
图片讲解：
来一道笔试题
这是之前求大小端的图讲，现在将用联合体求大小端
union Un
{char c;//1int i;//4
};/int main()
{union Un u;u.i = 1;if (u.c == 1)printf("小端\n");elseprintf("大端\n");return 0;
}
4.3 联合大小的计算
- 联合的大小至少是最大成员的大小。
- 当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候，就要对齐到最大对齐数的整数倍。
比如：
union Un1{char c[5];int i;
};union Un2{short c[7];int i;
};//下面输出的结果是什么？printf("%d\n", sizeof(union Un1));//8printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16
本文链接：https://my.lmcjl.com/post/5369.html
4 评论