结构体

谈到结构体，我们会关注结构体的声明，结构体的自引用和结构体的大小等问题。接下来我们主要来分析一下结构体的大小是如何计算的，而结构体的大小又是与结构体中的内存对齐息息相关，我们通过对结构体中的内存对齐进行分析来得到结构体的大小。

结构体中的内存对齐

结构体中的内存对齐原则：

第1个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。

从第2个成员开始，就要对齐到“对齐数”的整数倍的地址处了

对于嵌套了结构体的结构体，嵌套的结构体要对齐到 自己的最大对齐数 的整数倍处

结构体的总大小是 最大对齐数 的整数倍(包含嵌套结构体的对齐数)

对齐数：对齐数 = 编译器默认的对齐数 与 该成员大小的较小值(VS中默认对齐数为8，Linux中无默认对齐数)

偏移量的计算

我们可以使用offset宏去计算结构体成员的偏移量。

size_t offsetof( 结构体名称, 成员变量 );

offsetof宏的模拟实现：

我们可以以0为地址，将其强转为结构体类型，然后去访问它的成员变量，因为偏移量 = 成员变量的地址 - 结构体起始位置的地址就是它的偏移量，此时由于结构体的起始地址是0，因此成员变量的地址就是该成员变量的偏移量，最后再进行(int)强转即可。
#define OFFSETOF(struct_name,member_name) (int)&(((struct_name*)0)->member_name)

struct S
{
	char a;
	int b;
	short c;
};

int main()
{
	int ret = OFFSETOF(struct S, b);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

修改默认对齐数

我们可以使用 #pragma 预处理指令去改变默认对齐数。(一般我们会将默认对齐数改为2^n)

//此时下面的结构体就是以编译器的默认对齐数为4来进行内存对齐的
#pragma pack(4)
struct S
{
	char a;
	int b;
	char c;
};
//设置过后要进行取消
#pragma pack()

结构体的传参

结构体传参的时候，要传结构体的地址。

原因：

函数传参的时候，参数是需要压栈的，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，参数压栈的系统开销会比较大，这会导致性能的下降。

位段

位段与结构体是类似的，但是存在2点不同

位段的成员必须是整形家族：int (unsigned int, signed int) , char, short【不能存在float, double】
位段的成员名后要加 : 和数字

形如：

struct A
{
	int a : 2;
	int b : 5;
	int c : 10;
	int d : 30;
};

位段中的内存分配

位段在开辟空间时候，是按照1个字节 ( char ) 或者4个字节 ( int ) 的方式去开辟的。

但是由于位段存在跨平台问题，所以有很多不确定因素。

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位机器最大是16，32位机器最大32，32位机器上的20在16位机器上会出问题)
位段中的成员在内存中从左向右分配还是从右向左分配没有定义
当一个结构体有2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，是舍弃剩余位，还是利用，无法确定。

枚举

枚举的使用

枚举的优点

使用方便，一次可以定义多个变量
便于调试
防止命名污染
增加了代码的可读性和可维护性
与#define定义的标识符相比，枚举有类型的检查，更加严谨

联合

联合的成员是共用同一块内存空间的，因此对于一个联合变量的大小，它至少是最大成员的大小。

union UN
{
	int i;
	char c;
};

注意：联合的成员i和c是无法同时使用的。

联合大小的计算

联合的大小至少是最大成员的大小
当最大成员的大小不是最大对齐数的整数倍时，要对齐到最大对齐数的整数倍

用联合去判断大小端存储

通过联合体中的int向其存入整形1，然后再通过联合体的char去访问，这样如果是小端存储的话，就会访问到01，如果是大端就是00

union UN
{
	int i;
	char c;
};

int check_sys()
{
	union UN u;
	u.i = 1;
	return u.c;
}

int main()
{
	if (check_sys())
	{
		printf("小端");
	}
	else
	{
		printf("大端");
	}
	return 0;
}

结构体，位段，枚举和联合的使用详解

结构体