【C语言】3天速刷C语言（自定义类型：结构体、枚举、联合）-优快云博客

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文章详细介绍了C语言中的结构体，包括声明、自引用、变量定义与初始化、内存对齐以及传参方式。同时，讨论了枚举的定义、优点和使用方法。此外，还讲解了联合（共用体）的特性以及大小计算。内存对齐对于性能和平台兼容性具有重要意义。最后，提到了位段的概念，尽管能节省空间但存在跨平台问题。

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本章重点

结构体

结构体类型的声明

结构体的自引用

结构体变量的定义和初始化

结构体内存对齐

结构体传参

结构体实现段位（段位填充&可移植性）

枚举

枚举类型的定于

枚举的优点

枚举的使用

联合

联合类型的定义

联合的特点

联合大小的计算

结构体

结构体声明

结构体就是一些值的集合，这些值被我们称作成员变量。结构体的每个成员都可以是不同类型的变量。

//声明
struct tag
{
 member-list;
}variable_list;

例如描述一个学生：

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

特殊的声明

在声明结构的时候，可以不完全的声明：

//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;

上面两个结构体在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）

//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &x;

warning：编译器会把上面俩东西当成两个完全不同的类型。非法！！

结构体自引用

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

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。

struct Point
{
 int x;
 int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1
struct Point p2; //定义结构体变量p2
//初始化：定义变量的同时赋初值。
struct Point p3 = {x, y};
struct Stu        //类型声明
{
 char name[15];//名字
 int age;      //年龄
};
struct Stu s = {"zhangsan", 20};//初始化
struct Node
{
 int data;
 struct Point p;
 struct Node* next;
}n1 = {10, {4,5}, NULL}; //结构体嵌套初始化
struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};//结构体嵌套初始化

结构体内存对齐

结构体内存对齐的规则：

第一个成员在于结构体变量偏移量为0的地址处；

其他成员变量要对其到某个数字（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默认对齐值为8.

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；

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的最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

为啥存在内存对齐这个东西：

平台原因（移植）：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：结构体的内存对齐就是拿空间换时间的做法。

结构体传参

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;
}

首选print2函数：

函数传参的时候传参需要压栈，会有时间和空间上的系统开销

如果传递一个结构体对象的时候，结构体过大，参数压栈的系统开销比较大，所以会导致性能的下降。

结论：结构体传参的时候，要传结构体的地址。

位段

位段的声明和结构体是类似的，有两个不同：

位段的成员必须是int、unsigned int 、signed int。

段位的成员名后边有一个冒号和一个数字。

struct A
{
 int _a:2;
 int _b:5;
 int _c:10;
 int _d:30;
};

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。

总结：跟结构体相比，位段可以达到童颜当个小官但是更好的节省空间，但是有跨平台的问题存在

枚举

顾名思义：一一列举

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
}；

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

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?

联合（共用体）

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));

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);

联合大小的计算

联合大小至少是最大成员的大小

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));
printf("%d\n", sizeof(union Un2));