自定义类型（结构体、枚举、联合体）

一.结构体

1.结构体声明

当需要存储相关数据项的集合时，结构体是个合理的选择。例如存储一个学生的信息：

struct Stu
{
	char name[20];//名字
	int age;//年龄
	char sex[5];//性别
	char id[20];//学号
}; //分号不能丢

2.匿名结构体

当声明一个结构体时，允许不完全的声明。

//匿名结构体类型
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}a[20], *p;

这些匿名结构体只能用一次，虽然第一个结构体和第二个结构体成员相同，但它们是两个不同的结构体，当把x的地址赋值给p时会报错

p = &x;//error

3.结构体的初始化

可以在创建结构体变量的时候初始化：

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	char sex[5];
	char id[20];
}s1 = {"张三", 20, "男", "123456"}; 

4.对结构体的操作

数组最常用的操作时下标操作，也就是通过位置选择数组元素的操作。那么结构体最常用的操作时选择成员也就无须惊讶了，但是，结构体访问成员的方式是通过名字而不是位置。

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	char sex[5];
	char id[20];
}s1 = {"张三", 20, "男", "123456"}; 

int main()
{
	printf("%s\n", s1.name);
	printf("%d\n", s1.age);
	printf("%s\n", s1.sex);
	printf("%s\n", s1.id);
    return 0;
}

	struct Stu s2;
	scanf("%s", s2.name);
	scanf("%d", &s2.age);
	scanf("%s", s2.sex);
	scanf("%s", s2.id);

5.结构体的自引用

struct Node
{
        int data;
        struct Node next;
};
//可行？
如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？

很明显不行，因为会陷入循环，不能确定具体大小。

正确的自引用：

struct Node
{
    int data;
    struct Node* next;
};

6.内存对齐

内存对齐是一个重要的知识点：

首先得掌握结构体的对齐规则：
1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
2. 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。
对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。
VS中默认的值为8
3. 结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）的整数倍。
4. 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。

以下面一个结构体为例：

struct S1
{
    char c1;
    int i;
    char c2;
};

    printf("%d\n", sizeof(struct S1));

 修改默认对齐数（绝大多数时候改为2的n次方）：

#include <stdio.h>
#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？
	printf("%d\n", sizeof(struct S1));
	printf("%d\n", sizeof(struct S2));

	return 0;
}

 二.位段

1.什么是位段

位段的声明和结构是类似的，有两个不同：
1.位段的成员必须是 int、char、unsigned int 或signed int 。
2.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;//2个bit位
    int _b:5;//5个bit位
    int _c:10;//10个bit位
    int _d:30;//30个bit位
};

那么它的大小是多少呢？

printf("%d",sizoef(A));

2.位段的内存分配

1. 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
2. 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。
3. 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。
上面的八个字节是通过两次开辟得来的：

第一次开辟四个字节被_a、_b、_c占用17个bit位，剩下的15个bit位不足以存储_d，所以又开辟了四个字节。

 

struct S
{
    char a:3;
    char b:4;
    char c:5;
    char d:4;
};

int main()
{
    struct S s = {0};
    s.a = 10;
    s.b = 12;
    s.c = 3;
    s.d = 4;
    return 0;
}

 3.位段的跨平台问题

1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
2. 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。
3. 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。
4. 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：跟结构相比，位段可以达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。

4.位段的应用

三.枚举 

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、enumColor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。
比如：

enum Color//颜色
{
    RED=1,
    GREEN=2,
    BLUE=4
};

2.枚举的优点

为什么要有枚举？

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：
1. 增加代码的可读性和可维护性
2. 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。
3. 防止了命名污染（封装）
4. 便于调试
5. 使用方便，一次可以定义多个常量

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。

四.联合体

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

联合的成员是共用同一块内存空间的，这样一个联合变量的大小，至少是最大成员的大小（因为联合至少得有能力保存最大的那个成员）。

union Un
{
    int i;
    char c;
};
union Un un;
// 下面输出的结果是一样的吗？
printf("%d\n", &(un.i));
printf("%d\n", &(un.c));
//下面输出的结果是什么？
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%x\n", un.i);

 

 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];//对齐数是1而不是5
    int i;
};
union Un2
{
    short c[7];对齐数是2而不是14
    int i;
};
//下面输出的结果是什么？
printf("%d\n", sizeof(union Un1));
printf("%d\n", sizeof(union Un2));