自定义类型：结构体，枚举，联合-优快云博客

1.1 结构体的声明

······结构体的基础知识：结构体是一些值的集合，这个集合中的值称为成员变量，结构体中的每个成员可以是不同类型的变量

结构体声明方法：
struct tag
{
     member-list;

}variable-list;
例如使用结构体描述一个学生：
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
1.2 特殊的声明
//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;
上述两个结构体在声明的时候省略了结构体标签，编译器会将上述两个结构体当成完全不想通过的两个类型，因此是非法的。

1.3 结构体的自引用

在结构体中，我们可以使用结构体指针来对结构体进行自引用，例如：
struct Node
{
    int data;
    struct Node* next;
};

typedef struct Node
{
    int data;
    struct Node* next;
}Node;
1.4 结构体变量的定义和初始化

结构体变量的定义：我们可以在声明结构体类型的同时定义结构体变量，也可以在声明结构体后在对结构体进行单独的定义。

结构体变量的初始化：1.定义变量的同时进行初始化。 2.结构体嵌套初始化

看了上述定义如果你还是不太懂的话，下边有一些代码来帮助你理解：
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
1.5 结构体的内存对齐

通过上边对结构体的了解，我们应该能基本使用结构体了，那么有没有考虑过结构体的大小问题呢，下边我们来讨论一下这个问题。

我们来看一段计算结构体大小的代码：
struct S1
{
    char c1;
    int i;
    char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));

struct S2
{
    char c1;
    char c2;
    int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
看了上述代码，你脑海里应该也想着的是两个结构体里存的类型都一样，既然这样的话，那么结构体s1和结构体s2的大小肯定是一样的。曾经我也这么认为，但是，下面我们来看一下结果：

结果是 12和8，没想到吧，两个不一样。

为什么存的类型都是两个char和一个int但是最后的结果会不一样吗，你肯定在想sizeof算的不就应该是类型的大小吗，里边两个char一个int最后结构应该都是6才对，为什么两个结果都不和你想的不一样呢

带着这个问题，我们深入研究一下结构体的对齐规则：

第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
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 Linux中没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小
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最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

了解了内存对齐，这下应该就明白为什么结果会是12和8了吧。那么为什么会存在内存对求呢？

通过查阅资料了解到：1.平台原因，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。 2.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。

1.6 修改默认对齐数

之前我们见过了 #pragma 这个预处理指令，这里我们再次使用，可以改变我们的默认对齐数。
#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()
{
    printf("%d\n", sizeof(struct S1));//6
    printf("%d\n", sizeof(struct S2));//12
    return 0;
}
1.7 结构体传参
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;
}
上面分别使用了结构体直接传参和地址传参，我们在函数传参的时候虽然这两种方法都可以使用，但是推荐使用结构体地址传参。

原因：函数传参的时候，参数是需要压栈，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，参数压栈的的系统开销比较大，所以会导致性能的下降。

2.位段

2.1 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、unsigned int 或signed int 。 2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

例如：
struct A
{
    int _a:2;
    int _b:5;
    int _c:10;
    int _d:30;
};
A就是一个位段类型

2.2 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
//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;
那么空间是如何开辟的呢？

2.3 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。

2.4 位段使用的注意事项

位段的⼏个成员共有同⼀个字节，这样有些成员的起始位置并不是某个字节的起始位置，那么这些位置处是没有地址的。内存中每个字节分配⼀个地址，⼀个字节内部的bit位是没有地址的。所以不能对位段的成员使⽤&操作符，这样就不能使⽤scanf直接给位段的成员输⼊值，只能是先输⼊放在⼀个变量中，然后赋值给位段的成员。

3.枚举

3.1 枚举的定义和声明
//通过枚举将颜色列举出来
enum Color//颜⾊
{
    RED,
    GREEN,
    BLUE
};
{}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，依次递增1，当然在声明枚举类型的时候也可以赋初值。例如：
enum Color//颜⾊
{
    RED=2,
    GREEN=4,
    BLUE=8
};
2.2 枚举的优点

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. 便于调试，预处理阶段会删除 #define 定义的符号 4. 使⽤⽅便，⼀次可以定义多个常量 5. 枚举常量是遵循作⽤域规则的，枚举声明在函数内，只能在函数内使⽤

4.联合体（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
4.2 联合体的特点

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）。
//代码1
#include <stdio.h>
//联合类型的声明
union Un
{
    char c;
    int i;
};
int main()
{
    //联合变量的定义
    union Un un = {0};
    // 下⾯输出的结果是⼀样的吗？
    printf("%p\n", &(un.i));//001AF85C
    printf("%p\n", &(un.c));//001AF85C
    printf("%p\n", &un);//001AF85C
    return 0;
}


//代码2
#include <stdio.h>
//联合类型的声明
union Un
{
    char c;
    int i;
};
int main()
{
    //联合变量的定义
    union Un un = {0};
    un.i = 0x11223344;
    un.c = 0x55;
    printf("%x\n", un.i);
    return 0;
}
代码1输出的三个地址⼀模⼀样，代码2的输出，我们发现将i的第4个字节的内容修改为55了。我们仔细分析就可以画出，un的内存布局图。

4.3 联合体大小的计算

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⻬数的整数倍的时候，就要对⻬到最⼤对⻬数的整数倍。
#include <stdio.h>
union Un1
{
    char c[5];
    int i;
};
union Un2
{
    short c[7];
    int i;
};
int main()
{
    //下⾯输出的结果是什么？
    printf("%d\n", sizeof(union Un1));//8
    printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16
    return 0;
}