文章目录
一、结构体
1.结构体的声明
1.1简单介绍一下结构体
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。
1.2结构的声明
struct tag { member-list; }variable-list;
我们在这描述一个学生：
typedef struct Stu { char name[20]; int age; char sex[5]; char id[20]; }Stu;//**这里的分号一定不能少**
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(一般用在结构体套用中) struct { int a; char b; float c; }x; struct { int a; char b; float c; }a[20], *p;
1.3结构成员的类型
标量、数组、指针，甚至是其他结构体
1.4结构的自引用
在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？
以下代码能正常运行吗？
struct Node { int data; struct Node next; };
答案是不可行的。因为这个结构体还未完成，内存大小还不确定，编译器无法得知需要开辟内存空间的大小，所以编译器会出错。但是定义结构体指针就可以，因为在32位平台下，任何指针的大小都为4个字节。
可以用下面的代码
struct Node { int data; struct Node* next; };
注意结构体在自引用时，也要用全名
typedef struct { int data; struct Node* next; }Node;
2.结构体变量的定义与初始化
有了结构体的类型，那如何定义变量。
typedef struct stu { char name[20]; int age; char sex[5]; char id[20]; }stu; int main() { stu s= { "wang",19,"男","123456" }; }
那么问题来了？
struct { int a; char b; float c; }x; struct { int a; char b; float c; }a[20], *p;
//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？ p = &x;
3.结构体内存对齐(难点来了)
前面我们介绍了结构体的基本使用。
那么我们现在深入讨论一个问题：结构体在内存中所占的大小为多少？
这也是一个特别热门的考点： 结构体内存对齐
struct S1 { char c1; int i; char c2; }; printf("%d\n", sizeof(struct S1)); //练习2 struct S2 { char c1; char c2; int i; }; printf("%d\n", sizeof(struct S2)); //练习3 struct S3 { double d; char c; int i; }; printf("%d\n", sizeof(struct S3)); //练习4-结构体嵌套问题 struct S4 { char c1; struct S3 s3; double d; }; printf("%d\n", sizeof(struct S4));
3.1如何计算？
首先得掌握结构体的对齐规则：
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
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。
那我们先回忆一下c语言内置类型在X86平台中内存大小
| 类型 | 所占内存大小(字节) |
| char | 1 |
| short | 2 |
| int | 4 |
| long | 4 |
| long long | 8 |
| float | 4 |
| double | 8 |
例如练习一：
c1所占内存为1字节（下图的第一格），而int 占4个字节，由于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。，即 i 的位置下图中的为第五个格。c2占一格。但是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。 所以练习一中结构体内存大小为12。
注意：
练习四中有个struct S3 s3;目前结构体struct S4;最大对齐数为S3中的最大对齐数。
3.2为什么存在内存对齐?
大部分的参考资料都是如是说的：
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。
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。
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。
struct S1 { char c1; int i; char c2; }; struct S2 { char c1; char c2; int i; };
S1和S2类型的成员一模一样，但是S1和S2所占空间的大小有了一些区别。
3.3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() { //输出的结果是什么？ printf("%d\n", sizeof(struct S1)); printf("%d\n", sizeof(struct S2)); return 0; }
4.结构体传参
直接上代码：
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; }
上面的 print1 和 print2 函数哪个好些？
答案是：首选print2函数。
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。
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
比如：
struct A { int _a:2; int _b:5; int _c:10; int _d:30;//这里的30是bit位 };
A就是一个位段类型。
那位段A的大小是多少？
printf("%d\n", sizeof(struct A));
2.2 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。
//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; //空间是如何开辟的？
2.3位段的跨平台问题
int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
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。
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。
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，但是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。
月份有12个月，也可以一一列举
这里就可以使用枚举了。
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 。
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 };
3.2枚举的优点
为什么使用枚举？
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：
- 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
3.3枚举的使用
下面的代码能实现吗？
enum Color//颜色 { RED=1, GREEN=2, BLUE=4 }; enum Color clr = GREEN; clr = 5;
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）
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));
4.2 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）。
union Un { int i; char c; }; union Un un; int main() { // 下面输出的结果是一样的吗？ printf("0x%p\n", &(un.i)); printf("0x%p\n", &(un.c)); //下面输出的结果是什么？ un.i = 0x11223344; un.c = 0x55; printf("%x\n", un.i); return 0; }
最后结果：
