一、结构体的声明
1.1结构体的基础知识
结构是一些值得集合，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//tag为结构体标签，根据自己需要定义的结构体类型变量 { member-list;//成员变量，可以是不同类型 }variable-list;//变量列表 //eg：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 }s1; //分号不能丢,s是结构体变量。可根据需求定义为全局变量或是局部变量 int mian() { struct Stu s1={"zhangsan",18,nan,2021252821};//此时的s1为局部变量 return 0; }
1.3 特殊的声明
在声明结构体的时候，可以不完全的声明。
eg：
struct { int a; char b; float c; }x;//匿名结构体类型，结构体变量只能写在结构体声明后，只能使用一次（结构体），不能在主函数中在创 //建结构体变量 struct { int a; char b; float c; } *p; int main() { p=&x;//编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型，程序无法运行 return 0; }
上面的两个结构在声明的时候省略了结构体标签(tag)。
1.4 结构体的自引用
拓展 链式反应：将一个函数的返回值作为参数直接使用。
在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？
错误使用：
//代码1 struct Node { int data; struct Node next; }; //可行否？ 如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？
正确自引用方式：
struct Node { int data; struct Node* next;//节点中存有数据域和地址域，此时地址域存放的为结构体指针 };
注意：
//代码3 typedef struct Node { int data; Node* next; }Node;//将struct Node类型重定义为Node，但在定义前，不能直接使用next //解决方案： typedef struct Node { int data; struct Node* next; }Node;
1.5 结构体变量的定义和初始化
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 struct S { char c; int a; float f; }; int main() { struct S s = { 'w',10,3.14f }; struct S s2 = { .f = 3.14f,.a = 10,.c = 'w' };//可自定义初始化顺序 }
1.6 结构体内存对齐
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。
总体来说：结构体内存对齐是拿空间换取时间的做法。
结构体对齐规则
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环境默认不设对齐数（对齐数是结构体成员的自身大小）
3. 结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都为一个对齐数，其中最大的对齐数为最大对齐数）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。
结构体大小计算：
//练习1 struct s1 { char c1; int i; char c2; }; printf("%d\n", sizeof(struct S1));//12 printf("%d\n", offsetof(struct S1, c1));//0 printf("%d\n", offsetof(struct S1, i));//8 printf("%d\n", offsetof(struct S1, c2));//13 //练习2 struct S2 { char c1; char c2; int i; }; printf("%d\n", sizeof(struct S2));//8 printf("%d\n", offsetof(struct S2, c1));//offsetof 用来计算结构体成员相对于起始位置的偏移量 printf("%d\n", offsetof(struct S2, c2));//偏移量是从零开始计算 #include <stddef.h> printf("%d\n", offsetof(struct S2, i));
//练习3 struct S3 { double d; char c; int i; }; printf("%d\n", sizeof(struct S3));//16
//练习4-结构体嵌套问题 struct S4 { char c1; struct S3 s3;//s3对齐到其所包含的最大对齐数的整数倍处 double d; }; printf("%d\n", sizeof(struct S4));//32
ps: 所占内存小的结构体变量放在一起能减小结构体总大小
#include <stdio.h> #pragma pack(1)//设置默认对齐数为1 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
结论： 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
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：结构体传参时要传结构体地址。
二、位段
2.1 什么事位段
位段的声明和结构体是类似的，有两个不同：
1.位段的成员必须是 int、unsinged 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。
2.2 位段的内存分配
1.位段的成员可以是 int 、unsigned int 或 char（属于整型家族）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
//一个例子 struct S { char a:3;//3个比特位 char b:4;//4 char c:5;//5 char d:4;//4 }; //位段-其中的位其实是二进制为 struct S s = {0}; s.a = 10;由于分配3个比特位，会导致a的数据丢失 s.b = 12; s.c = 3; s.d = 4;
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。（不同的编译器有不同的分配方式）
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，但是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
三、枚举
3.1 枚举类型的定义
enum Day//星期 { Mon, Tues, Wed, Thur, Fri, Sat, Sun };//其中日期是枚举的可能取值 enum Sex//性别 { MALE, FEMALE, SECRET }； int main() { enum Sex sex=Male; enum Dau day=Mon; return 0; }1. e
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，但在定义是的时候可以赋初始值（当被赋值时，未赋值的由前一位加一）
列如：
enum Color//颜色 { RED=1, GREEN=2, BLUE=4 };
3.2 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. 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
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）。
判断大小端
int check_sys() { union Un { char c; int i; }u; u.i=1; return u.c; } int main() { int ret=check_sys(); if(ret==1) printf("小端"); else printf("大端"); return 0; }
4.3 联合大小的计算
1.联合的大小至少是最大成员的大小。
2.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。
比如：
1. union { char arr[5];//5 int i;//4 }; union Un1 { char c[5];//10 int i;//4 }; union Un2 { short c[7]; int i; }; int main() { print("%d\n",sizeof(union Un));//8 print("%d\n",sizeof(union Un1));//12 print("%d\n",sizeof(union Un1));//? return 0; }
