结构体，枚举，联合体

内置类型-c语言自己的数据类型

• char
• long
• short
• int
• float
• double

复杂对象，复杂类型，

自定义类型： 结构体，枚举，联合体

结构体

1. 结构体类型的声明
2. 结构体的自引用
3. 结构体变量的定义和初始化
4. 结构体内存对齐
5. 结构体传参
6. 结构体实现位段(位段的填充&可移植性)

枚举

1. 枚举类型的定义
2. 枚举的优点
3. 枚举的使用

联合

1. 联合类型的定义
2. 联合的特点
3. 联合大小的计算

结构体

结构体的声明
结构的基础知识：结构是一些值的集合，这些值称位成员变量，结构的每个成员可以是不同类型变量

结构的声明

struct tag
{
member-list; //成员列表
}; variable - list; //变量列表

---

声明一个结构体类型
声明一个学生类型，是想过学生类型来创建学生变量（对象）
描述学生：属性+名字+电话+性别+年龄

声明了一个结构体类型，里面的东西叫做结构体变量
struct stu //struct结构体关键字  str结构体标签 结构体类型struct stu
{
    
    
	char name[20];//姓名
	char tele[12];//电话
	char sex[10]; //性别
	int age;	  //年龄
}s3,s4,s5;
//s3 s4 s5都是用struct stu的类型创建了全局变量可以创建一个或者多个变量
//这里的s3，s4，s5都是局部变量
struct stu s3;//这的s3也是全局变量
int main()
{
    
    
	//创建结构体变量  s1和s2都是局部变量
	struct stu s1;
	struct stu s2;
	return 0;
}

结构体自引用

在结构体中包含一个类型为该结构本身的成员
结构体自引用正确方式

struct Node
{
    
    
	int data;
	struct Node* next;
};
typedef struct Node
{
    
    
	int data;
	struct Node* next;
}Node;

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
struct T
{
    
    
	double weight;
	short age;
};
struct S
{
    
    
	char c;
	struct T st;
	int a;
	double d;
	char arr[20];
};
int main()
{
    
    
	struct S s = {
    
     'c', {
    
    55.6,30},100,3.14,"helloworld" };
	printf("%c %d %lf %s\n", s.c, s.a, s.d, s.arr);
	printf("%lf\n", s.st.weight);
	printf("%d\n", s.st.age);
	return 0;
}

结构体内存对齐

结构体内存大小计算规则

首先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中对齐数默认的值是8其他编译器，各自不一样
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

实例

struct S1
{
    
    
	char c1;
	int a;
	char c2;
};
struct S2
{
    
    
	char c3;
	char c4;
	int a2;
};
int main()
{
    
    
	struct S1 s1 = {
    
     0 };
	printf("%d\n", sizeof(s1));// 12
	struct S2 s2 = {
    
     0 };
	printf("%d\n", sizeof(s2));//8
	return 0;
}

计算下面结果

struct s3
{
    
    
	double d;
	char c;
	int i;
};
int main()
{
    
    
	printf("%d\n", sizeof(struct s3));//16
	return 0;
}

结构体嵌套问题计算大小结果

struct S3
{
    
    
	double d;
	char c;
	int i;
};
struct S4
{
    
    
	char c1;
	struct S3 s3;
	double d;	
};
int main()
{
    
    	
	struct S4 s4 = {
    
     0 };
	printf("%d\n", sizeof(s4));//32
	return 0;
}

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

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类型的成员一摸一样，但是s1和s2所占空间的大小有了一些区别s2比s1更省空间

修改默认对齐数 #pragma pack()

struct S
{
    
    
	char c1;//1
	double d;//8
	//默认对齐数是8
};
int main()
{
    
    
	struct S s;
	printf("%d\n", sizeof(s));//这里结果是16
	return 0;
}
但是将对齐数修改之后呢

设置默认对齐数为4
#pragma pack(4)
struct S
{
    
    
	char c1;
	double d;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数
int main()
{
    
    
	struct S s;
	printf("%d\n", sizeof(s));//这里的结果就变成了12
	return 0;
}

设置默认对齐数为1
#pragma pack(1)
struct S
{
    
    
	char c1;
	double d;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数
int main()
{
    
    
	struct S s;
	printf("%d\n", sizeof(s));//这里的结果就变成了9
	return 0;
}
结论：结构在对齐方式不合适的时候，我们可以自己更改m默认对齐数
一般修改都是2的次方数

offsetof判断移动多少位数

/*
参数	size_t	offsetof(structName,memberName);
structName --结构体名
memberName --结构体成员名
*/			
offsetof的用法
#include<stddef.h>
struct S
{
    
    
	char c;
	int i;
	double d;
};
int main()
{
    
    
	//offsetof();
	printf("%d\n", offsetof(struct S, c));//0
	printf("%d\n", offsetof(struct S, i));//4
	printf("%d\n", offsetof(struct S, d));//8

}

结构体传参

struct S
{
    
    
	int a;
	char c;
	double d;
};
void Init(struct S* tmp)
{
    
    
	tmp->a = 100;
	tmp->c = 'w';
	tmp->d = 3.1415;
}
Print2(const struct S* tmp)//传址打印
{
    
    
	printf("%d %c %lf\n", tmp->a, tmp->c, tmp->d);
}
Print1(struct S tmp)//传值打印
{
    
    
	printf("%d %c %lf\n", tmp.a, tmp.c, tmp.d);
}
int main()
{
    
    
	struct S s = {
    
     0 };
	Init(&s);
    Print2(&s);//传地址打印
	Print1(s); //传值打印
	return 0;
}

结论

上面的print1和print2函数那个好些
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，参数压栈的系统开销比较大
所以会导致性能的下降

结论是：结构体传参的时候，要传结构体的地址

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 char
2. 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字

struct S
{
    
    
	int a : 2;  //2是比特位
	int b : 5;  //5是比特位
	int c : 10; //10是比特位	
	int d : 30; //30是比特位
	/*
	一个字节32个比特位，前面已经占了17个d放不下了
	所以会再申请4个字节。一共是8个字节
	*/
};
int main()
{
    
    
	struct S s = {
    
     0 };
	printf("%d\n", sizeof(s));//8
	return 0;
}

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

下面是一个实例

这里由右向左进行开辟空间
struct S
{
    
    
	char a : 3;
	char b : 4;
	char c : 5;
	char d : 4;
	//这里一共占了3个字节
};
int main()
{
    
    
	struct S s = {
    
     0 };
	s.a = 10;
	s.b = 20;
	s.c = 3;
	s.d = 4;
	return 0;
}

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32，27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，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台问题存在

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
这样就可以使用枚举了

枚举类型的定义

Day就是枚举类型
enum Day//星期
{
    
    
	Mon,
	Tues,
	Wed,
	Thur,
	Fri,
	Sat,
	sun
};
Sex就是枚举类型
enum Sex//性别
{
    
    
	//枚举的可能取值默认从0开始往下递增
	MALE,//0
	FEMALE,//1
	SECRET//2
};
enum Color
{
    
    
	RED,//0
	GREEN,//1
	BLUE//2
};
int main()
{
    
    
	//enum Sex s = MALE;
	//enum Color c = RED;
	printf("%d %d %d\n", RED, GREEN, BLUE);// 0  1  2
	return 0;
}

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

C语言程序运行过程

c语言源代码—预编译----编译----链接-----可执行程序

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;   //ok

枚举的计算

enum Sex
{
    
    
	MALE,
	FEMALE,
	SECRET
};
int main()
{
    
    
	enum Sex s = MALE;//male就是0，也就是整型，整型变量大小就是4个字节
	printf("%d\n", sizeof(s));//4
}

联合(共用体)

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括一系列的成员，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

union un
{
    
    
	char c;//1
	int i;//4
	//它们这些成员共用一块空间，所以叫共用体
};
int main()
{
    
    
	union un u;
	printf("%d\n", sizeof(u));//这的结果是4
	printf("%p\n",&u);	  //0093F7B4
	printf("%p\n",&(u.c));//0093F7B4
	printf("%p\n",&(u.i));//0093F7B4
	return 0;
}

联合的特点

联合的成员是共用一块内存空间的，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;//这里最少也应该是4个字节的空间
//下面输出的结果是一样的
int main()
{
    
    
	union Un un;
	printf("%d\n", &(un.c));//8519372
	printf("%d\n", &(un.i));//8519372

	un.i = 0x11223344;
	un.c = 0x55;
	printf("%x\n", un.i);//11223355
	return 0;
}

判断大小端的问题

用共用体判断大小端问题
int Pdxd()
{
    
    
	union MyUnion
	{
    
    
		char a;
		int i;
	}u;
	u.i = 1;
	return u.a;
}
int main()
{
    
    
	int ret = Pdxd();
	if (ret == 1)
	{
    
    
		printf("小端字节序存储模式\n");
	}
	else
	{
    
    
		printf("大端字节序存储模式\n");
	}
	return 0;
}

联合大小的计算

1.联合的大小至少是最大成员的大小
2.当最大成员的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 Un
{
    
    
	int a;//4个字节      
	char arr[5];//5个字节
	
		int a  默认对齐数是8  自己本身是4 ，所以对齐数就是4
		char arr[5] 默认对齐数是8  自己本身char对齐数是1，所以对齐数就是1
		所以最大对其数就是4
		最大成员大小是5,它不是最大对齐数的整数倍,所以大小就是8 8是4的倍数
	
};
int main()
{
    
    
	union Un u;
	printf("%d\n", sizeof(u));
	return 0;
}

结论：结构体存在对齐 位段不存在对齐，枚举也没有对齐大小都是4个字节，联合体存在对齐