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文章目录
一、结构体类型
1.结构体类型的定义
2.结构体变量的初始化
3.结构体类型变量的定义
4.结构体内存对齐
5.结构体实现位段
二、枚举类型
三、联合体类型
大家好，我是纪宁。
这篇文章主要会讲解C语言中的自定义类型的内容，C语言的自定义类型有结构体类型、枚举类型、联合类型等。
一、结构体类型
结构体类型是最为常见的自定义类型，下面类举最常见的几种结构体类型定义和使用的场景
如定义一个结构体类型的学生数据，分别有ta的姓名，年龄，性别，学号等
如定义一本结构类型的书的数据，分别有那本书的书名、价格、作者等
1.结构体类型的定义
当结构体类型定义在main函数外面的时候，这个结构体是全局变量；当结构体类型定义在main函数内部的时候，这个结构体是局部变量。
struct Stu
{
char name[10];
int age;
char Sex[3];
char Id[20];
};
2.结构体变量的初始化
按顺序初始化和不按顺序初始化，两种情况的代码如下：
//按顺序初始化
struct Stu s = { "纪宁",18,"男","123456789" };
struct Stu S[2] = { {"纪宁",18,"男","123456789" },
{"余微",18,"女","123456789" } };
//不按顺序初始化，用 .操作符
struct Stu d = { .name = "纪宁",.Id = "123456789",.Sex = "男",.age = 19 };
3.结构体类型变量的定义
struct Stu
{
char name[10];
int age;
char Sex[3];
char Id[20];
}h, H[2], z;
int main()
{
//按顺序初始化
struct Stu s = { "纪宁",18,"男","123456789" };
struct Stu S[2] = { {"纪宁",18,"男","123456789" },
{"余微",18,"女","123456789" } };
//不按顺序初始化，用 .操作符
struct Stu d = { .name = "纪宁",.Id = "123456789",.Sex = "男",.age = 19 };
return 0;
}
未初始化的情况下，结构体变量s相当于结构体变量h，结构体数组S[2]相当于结构体数组H[2]，结构体变量d相当于结构体变量z。
4.结构体内存对齐
结构体的内存对齐即为计算结构体的内存大小
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 Linux中没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小
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
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
//练习2
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
//练习3
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
//练习4-结构体嵌套问题
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
printf("%d\n", sizeof(struct S4));
return 0;
}
代码运行结果
为什么计算机要进行结构体内存对齐
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。
总体来说： 结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
那在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，如何做到： 让占用空间小的成员尽量集中在一起？
如下面这两段代码，不同的定义顺序导致占用的内存结果截然不同
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
}
那么总结出来的减少内存方法就是：让占用空间小的成员尽量集中在一起。
当默认对齐数不合适的时候，可以用#pragma pack()修改默认对齐数，括号里面的参数就是对齐数要修改成的值
#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;
}
通过代码运行结果可以看到，不同对齐数下结构体占用的内存空间大小也不同
5.结构体实现位段
位段通常在IP数据包中使用。位段的声明与结构是类似的，不过位段在声明的时候直接指定了给成员分配的空间大小，单位是二进制位
struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
};
上述代码的含义是给 _a 分配2个bit位的内存，_b分配5个bit位的内存......
冒号后面的数字是给int定义的变量分配的内存空间
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。
总的来说：位段的优势是可以尽量节省内存空间，真正做到‘需要多少就分配多少’;不过位段的缺点也很明显也是它的内存分配问题，不适合跨平台
二、枚举类型
枚举顾名思义就是一一列举，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。
月份有12个月，也可以一一列举
枚举类型的写法为：关键字enum+ 自定义名称，如下面的定义
#include<stdio.h>
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，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 = 1,
GREEN = 2,
BLUE = 4
};
只能用枚举常量给枚举变量赋值，这样不会出现类型的差异，例如：
enum Color//颜色
{
RED = 1,
GREEN = 2,
BLUE = 4
};
enum Color clr = GREEN;
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（#define定义的常量不能进行调试）
4. 使用方便，一次可以定义多个常量
三、联合体类型
联合体，是一种特殊的自定义类型，它的定义变量和成员的方法与结构体类似。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）。因为他所有成员共用一块内存空间，所以联合体变量的大小至少是联合体成员中最大的那一个
联合体类型的写法为：关键字union + 自定义名称，如下
union Un
{
int i;
char c;
};
int main()
{
union Un un;
printf("%p\n", &(un.i));
printf("%p\n", &(un.c));
return 0;
}
从运行结果可以看出，int类型的成员 i 和char类型的成员 c 的地址是相同的，验证了他们的共用一块空间这个规则。
联合体类型的大小计算规则：联合体类型的大小至少为最大成员的大小；联合体类型的大小必须是最大对齐数的整数倍（这点与结构体相同）
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