详细解析——*c语言自定义类型：结构体，枚举，联合*

1.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）结构体的声明

	struct tag
	{
    
    
		member - list;
	}variable - list;

example：

	struct Stu
	{
    
    
		char name[20];//名字
		int age;//年龄
		char sex[5];//性别
		char id[20];//学号
	};//分号不能丢

特殊的声明：

	//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;
	};//分号不能丢

上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。
//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &x;
答案是不合法，编译器会把上面两个声明当成不同的类型，所以是非法的。

（2）结构体的自引用

在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？

	//代码1
	struct Node
	{
    
    
		int data;
		struct Node next;
	};
	//可行否？
	如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？

不可行，结构体的大小不能确定，空间无法开辟

    //代码2
	struct Node
	{
    
    
		int data;
		struct Node*next;
	};
	//可行否？

可以，因为struct Node*next 的大小是确定的
结构体的自引用通过指针完成

（3）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

（4）结构体内存对齐

我们已经掌握了结构体的基本使用了。
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

1.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： 结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

2.结构体的内存对齐规则

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
   在VS中默认对齐数为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

只看规则有些枯燥，我们以实例具体讲解内存对齐方便大家理解

3.计算结构体大小

int main(){
    
    
	//练习1
	struct S1
	{
    
    
		char c1;
		int i;
		char c2;
	};
	printf("%d\n", sizeof(struct S1));
	system("pause");
	return 0;
}

结果为12个字节

int main(){
    
    
	// 练习2
	struct S2
	{
    
    
		char c1;
		char c2;
		int i;
	};
	printf("%d\n", sizeof(struct S2));
	system("pause");
	return 0;
}

结果为8字节

int main(){
    
    
	//练习3
	struct S3
	{
    
    
		double d;
		char c;
		int i;
	};
	printf("%d\n", sizeof(struct S3));
	system("pause");
	return 0;
}

结果为16字节

int main(){
    
    
	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;
	};
	printf("%d\n", sizeof(struct S4));
	system("pause");
	return 0;
}

结果为32字节

结构体的内存对齐一直是面试题的重点，这里一定要搞懂

娱乐一下

int main(){
    
    
	struct S2
	{
    
    
		char c1;
		char c2;
		int i;
	};
	struct S3
	{
    
    
		double d;
		char c;
		int i;
	};
	struct S4
	{
    
    
		char c1;
		struct S3 s3;
		double d;
	};
	struct S5{
    
    
		char a;
		double b;
		double *c;
		short d[2];
		struct S4 e;
		struct S4 *f;
		struct S3 g[3];
		char h;
		double * i;
		struct S2*j[2];
	};
	printf("%d\n", sizeof(struct S5));
	system("pause");
	return 0;
}

总字节128，大家算的是否一样呢？

4.修改默认对齐数大小

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。
方法：#pragma pack() 括号中填需要修改的对齐数大小

（5）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
	system("pause");
	return 0;
}

两者的结果是一样的

上面的 print1 和 print2 函数哪个好些？
答案是：首选print2函数。 原因：
1.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。
2.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。

（6）结构体实现位段

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。

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

	//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.枚举

枚举顾名思义就是一一列举。 把可能的取值一一列举。

（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

enum Color//颜色
 {
     
      RED=1,
  GREEN=2, 
  BLUE=4 
  }; 

（2）枚举的优点

我们知道#define可以定义常量，那么为什么使用枚举呢？

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.联合

（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）。

//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));

（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）

int main()
{
    
    
	union Un
	{
    
    
		int i;
		char c;
	};
	union Un un;
	// 下面输出的结果是一样的吗？
	printf("%d\n", &(un.i));
	printf("%d\n", &(un.c));
	//下面输出的结果是什么？
	un.i = 0x11223344;
	un.c = 0x55;
	printf("%x\n", un.i);
	system("pause");
	return 0;
}

由于只开辟了4个字节的大小，c在存储时占用了内存的小端

（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。

int main()
{
    
    
	union Un1
	{
    
    
		char c[5];
		int i;
	};
	union Un2
	{
    
    
		short c[7];
		int i;
	};
	printf("%d\n", sizeof(Un1));
	printf("%d\n", sizeof(Un2));
	system("pause");
	return 0;
}