1.结构体
1.1结构体的基础知识
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。
1.2结构体声明
struct tag { member-list; }variable-list;
例如描述一个学生：
struct Stu { char name[20];//名字 int age;//年龄 char sex[5];//性别 char id[20];//学号 };
1.3特殊的声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。比如：
//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;
上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。 那么在上面代码的基础上，下 面的代码合法吗？
p = &x;
是非法的，编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型。
1.4结构体的自引用
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
//可行否？
如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？
上面的这种自引用的方式是错误的。
正确的自引用是：（定义一个同类型的指针指向结构体）
struct Node { int data; struct Node* next; };
1.5结构体变量的定义和初始化
有了结构体类型，那如何定义变量，其实很简单。
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
1.6结构体内存对齐
我们现在已经掌握了结构体的基本使用。 现在我们深入讨论一个问题：计算结构体的大小。
这也是一个特别热门的考点：结构体内存对齐。
#include<stdio.h> int main() { 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)); return 0; }
看了上面的代码，很多人会这么想：char类型的变量1个字节，int类型的变量4个字节，那么结构体的大小就是1+4+1=6个字节，其实结果并不是这样。
那结构体的大小到底应该如何结算？
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。
有了上面的规则，我们就可以计算结构体的大小了。
首先计算第一个结构体的大小(如下图所示)：
再计算第二个结构体的大小：
那么结构体如果是嵌套的话，根据对齐规则，我们也可以计算出来：
struct S4 { char c1; struct S3 s3; double d; }; printf("%d\n", sizeof(struct S4));
那么，为什么存在内存对齐呢？
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，就要让占用空间小的成员尽量集中在一起。
1.7修改默认对齐数
#pragma 这个预处理指令，就可以改变默认对齐数。
#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; }
因此，结构在对齐方式不合适的时候，我么可以自己更改默认对齐数。
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; }
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。
因此， 结构体传参的时候，要传结构体的地址。
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。
比如：
struct A { int _a:2; int _b:5; int _c:10; int _d:30; };
A就是一个位段类型。 那么位段类型的大小又是多少呢？
我们先来了解位段的内存分配。
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。
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;
上面的代码，空间如何开辟呢？
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。
总结：跟结构相比，位段可以达到同样的效果，可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。
2.4位段的应用
3.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
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：
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. 防止了命名污染（封装）
4. 便于调试
5. 使用方便，一次可以定义多个常量
3.3枚举的使用
enum Color//颜色 { 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。 clr = 5; //错误
4.联合体（共用体）
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）。
4.1联合体类型的定义
//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）。
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。
union Un1 { char c[5]; int i; }; union Un2 { short c[7]; int i; }; //下面输出的结果是什么？ printf("%d\n", sizeof(union Un1)); printf("%d\n", sizeof(union Un2));
在Un1中，最大成员是5个字节，但不是最大对齐数(4)的整数倍，所以总大小应该是8个字 节。
在Un2中，最大成员是2*7=14个字节，但是不是最大对齐数(4)的整数倍，所以总大小应该是16个字节。
