【C语言】自定义类型

一、结构体

1、结构体声明

一般声明：

struct tag
{
 member-list;
}variable-list;

比如创建一个学生结构体：

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

特殊声明：
匿名结构体类型（不完全的声明）

struct
{
 int a;
 char b;
 float c;
}x;
struct
{
 int a;
 char b;
 float c;
}a[20], *p;

编译器会将两个匿名结构体类型当作是两种不同的类型，对于以上代码p=&x；这种的语句是非法的

2、结构体的自引用

结构体中的成员可以为该结构体本身，需要是指针类型
正确的自引用方式为：

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

3、结构体变量的定义及初始化

声明类型的同时定义变量：

struct Point
{
 int x;
 int y;
}p1; 

先声明之后再定义：

struct Point
{
 int x;
 int y;
};
struct Point p2;

初始化：定义变量的同时赋初值

struct Point
{
 int x;
 int y;
};
struct Point p3 = {x, y};

结构体嵌套初始化：

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

4、结构体内存对齐

结构体内存对齐规则：

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
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。

下来由一个例子来了解：

#include <stdio.h>
struct s1
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
struct s2
{
	int i;
	char c1;
	char c2;
};
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct s1));
	printf("%d\n", sizeof(struct s2));
	return 0;
}

可以看到两个结构体拥有相同的成员，因为顺序不同，所以结构体大小也不同

修改编译器默认对齐数：

#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8（可为其他值）
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认

5、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);
}

结构体传参的时候，要传结构体的地址，传结构体地址优于传结构体
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。

二、位段

1、什么是位段

位段的声明与结构体类似，有两点不同：

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

跟结构相比，位段可以达到同样的效果，并且可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。

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。

#include <stdio.h>
struct S
{
	char a : 3;
	char b : 4;
	char c : 5;
	char d : 4;
};
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct S));
	return 0;
}

三、枚举

1、枚举的定义

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：性别、月份、季节等

例如：

enum Day//星期
{
 Mon,
 Tues,
 Wed,
 Thur,
 Fri,
 Sat,
 Sun
};

• { }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。

2、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
4. 使用方便，一次可以定义多个常量

3、枚举的使用

enum Day//星期
{
 Mon=1,
 Tues=2,
 Wed=4,
 Thur=5,
 Fri=7,
 Sat=9,
 Sun=20
};
enum Day d = Mon;//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（共用体）

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）。

//联合类型的声明
union Un
{
 char c;
 int i;
};
//联合变量的定义
union Un un;

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）。

#include <stdio.h>
union Un
{
	char c;
	int i;
};

int main()
{
	union Un un = { 0 };
	printf("%p\n", &un);
	printf("%p\n", &(un.i));
	printf("%p\n", &(un.c));
	return 0;
}

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齐数的整数倍的时候，就要对齐到最大对齐数的整数倍。

#include <stdio.h>
union Un1
{
	char c[5];//5 1 8 1
	int i;//4 8 4
};

union Un2
{
	short c[7];//14 2 8 2
	int i;//4 4 8 4
};

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(union Un1));//5+3 = 8
	printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16

	return 0;
}