🗒️前言
C语言提供了一些由系统已定义好的数据类型，如：int,float,char等，用户可以在程序中用它们定义变量，解决一般的问题，但我们要处理的问题往往比较复杂，只有系统提供的类型还不能满足应用的需求，C语言允许用户根据自己建立一些数据类型，并用它来定义变量。
一、结构体
1.1结构体的认识：
结构是一些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量。
声明一个结构体类型的一般形式：
struct 结构体名
{
//成员变量，是用来描述结构体对象的相关属性
成员列表
}；
注意：结构体类型的名字是由一个关键字struct和结构体名组合而成的（例如：struct Student）。结构体名是由用户指定的，又称“结构体标记”，以区别于其他结构体类型。上面结构体中的Student就是结构体名。
花括号内是该结构体所包含的子项，称为结构体成员。上例中的num,name,age,sex等都是成员。
1.2结构体的声明
1.先声明结构体类型，再定义该类型的变量
struct Student { int num; char name[20]; char sex[5]; int age; }; int main() { struct Student s1； struct Student s2； return 0; }
2.在声明类型的同时定义
struct Student { int num; char name[20]; char sex[5]; int age; }s1,s2;
这种方法定义的一般形式为
struct 结构体名
{
成员列表；
}变量名列表；
注意：声明类型和定义变量放在一起进行，能直接看到结构体的结构，比较直观，在写小程序时用此方法比较方便，但在写大程序时，往往要求对类型的声明和对变量的定义分别放在不同的地方，以使程序结构清晰，便于维护。
下面我们通过图来加强对结构体类型和结构体变量的理解
1.3结构体的特殊声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。匿名结构体类型，例如：
//匿名结构体类型 struct { int a; char b; float c; }x; struct { int a; char b; float c; }*p;
只能使用一次
上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。
p = &x；
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结构体的自引用
struct Node { int data; //数据域 struct Node* next; //指针域 };
struct Node next;
写成这样是错误的，sizeof(struuct Node)的大小是未知的。
1.5结构体的初始化和访问
struct Student { int num; char name[20]; char sex[5]; int age; }; int main() { struct Student s1 = { 114202,"张三","男",18 }; printf("%d %s %s %d\n", s1.num, s1.name, s1.sex, s1.age); return 0; } //结构体嵌套初始化 struct Node { int data; struct Point p; struct Node* next; }n1 = {10, {4,5}, NULL};
在定义结构体变量时可以对它的成员初始化。初始化列表是用花括号括起来的一些常量，这些常量依次赋给结构体变量中的各成员。
注意：是对结构体变量初始化，而不是对结构体类型初始化。
结构体的访问
p指向一个结构体变量stu
- stu.成员名
- (*p).成员名
- p->成员名
1.6结构体内存对齐
结构体内存对齐多数情况下是用来计算结构体大小，接下来让我观察下面的代码，两个结构体的大小是多少
根据我们现在的知识char是一个字节，int是四个字节，所以这两个结构体的大小是6个字节。但结果却和我们想象中不同，这是为什么呢？就让我们带着疑问进入下面的学习。
我们先通过一个宏（offsetof）观察结构体中各成员变量距离起始位置的偏移量
offsetof的功能：计算结构体成员变量相较于结构体起始位置的偏移量
首先得掌握结构体的对齐规则：
- 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。
例如：
为什么存在内存对齐？
1. 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。
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。
读取i时要访问两次
第一次从齐边界读取4个字节，但i只覆盖了3个字节，还要再读一次才能获得完整的i
总结：
结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。我们将让占用空间小的成员尽量集中在一起，就可以节省空间。
1.7修改默认对齐数
#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
1.8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; }
print2函数更好
原因：函数传参的时候，参数是需要压栈的。
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。
结论：结构体传参的时候，要传结构体的地址。
二、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。 那位段A的大小是多少
4个整型应该是16个字节，现在为什么是8个呢？
在内存中有些数据很小，例如存储1，2，3只需要两个二进制位，使用位段就可以节省30个比特位。
位段是站在节省空间的角度考虑的
2.2位段的内存分配
注意：
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。
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; }
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。
总结： 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。
三、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：
一周的星期一到星期日是有限的7天，可以一一列举。
性别有：男、女、保密，也可以一一列举。
三原色，也可以一一列举。
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 。
枚举常量的值默认从0开始，依次递增1
在声明枚举类型的时候也可以赋初值
3.2枚举的使用
enum Color { 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。
enum Color clr = 3；
这段代码是错误的，3是int类型，clr变量是Color类型 ，无法赋值成功。说明枚举是一种类型
3.3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：
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
四、联合（共用体）
4.1联合体的定义
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）。
例如：
union Un { int i; char a; }; int main() { union Un un = { 0 }; un.i = 0x11223344; un.a = 0x55; return 0; }
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）。
union Un { int i; char a; }; int main() { union Un un = { 0 }; printf("%p\n", &un); printf("%p\n", &(un.i)); printf("%p\n", &(un.a)); return 0; }
例：判断当前计算机的大小端存储
union { int i; char a; }un; int check() { union { int i; char a; }un = { .i = 1 }; return un.a; } int main() { int ret = check(); if (ret == 1) { printf("小端\n"); } else { printf("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。
本次的内容到这里就结束啦。希望大家阅读完可以有所收获，同时也感谢各位读者的支持。文章有问题可以在评论区留言，博主一定认真认真修改，以后写出更好的文章。
