自定义类型详解（结构体+枚举+联合）
结构体
结构体类型的声明
struct tag
{
member-list
}variable-list;
struct Book
{
char name[20];
char author[20];
}s1;
struct Book s2;
int main()
{
struct Book s3;
}
特殊声明-匿名结构体
struct //匿名结构体类型
{
int a;
char c;
double d;
}s1,s2;///声明的时候创建对象
struct
{
int a;
char c;
double d;
}* ps
int main()
{
ps=&s1;///waring:编译器认为不兼容
}
typedef struct
{
int data;
Node* next;
}Node; ///error
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;///把这个结构体struct Node --->Node
///typedef xxx Node; //中间的正常结构体命名就是xxx
结构的自引用
数据结构：描述了数据在内存中存储的结构
自己能够找到自己类型的数据
struct Node
{
int num;
struct Node* next;
}
结构体变量的定义和初始化
- 初始化用{}
struct P{
int x,y;
}p3={
5,6},p4={
7,8};
struct Point p2={
1,2};
struct S
{
double d;
struct Point p;
char name[20];
int data[20];
};
int main()
{
struct Point p1={
3,4};
struct S s={
3.14,{
1,5},"zhangsan",{
1,2,3}};
printf("%lf\n",s.d);
printf("%d %d\n",s.p.x,s.p.x);
printf("%s\n",s.name);
}
结构体的内存对齐(计算结构体的大小)
热门考点
//练习1
struct S1
{
char c1;
int a;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int a;
};
int main()
{
struct S1 s={
'x',100,'y'};
printf("%d",sizeof(struct S1));
printf("%d",sizoef(struct S2));
return 0;
}
- 结构体内存对齐的规则
- 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
- 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。
- 每次对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该变量大小的较小值。VS中默认的值为8.GCC中没有规定
- 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。
- 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（内部结构体的对齐数））的整数倍。
- 结构体对齐的意义
- 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数据，某些硬件平台只能在地址处访问特定类型的数据（比如4的倍数），不然会抛出硬件异常
- 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。
- 比如一次只能访问4个字节，char+int一次就访问不完，还要接着读取下面的int的一个字节
- 平台原因（移植原因）
总的来说，结构体的内存对齐就是空间换时间
-
使用的时候我们尽可能满足内存对齐，原则是让占用空间小的成员尽量集中在一起 packi
-
struct S1 { char c1; int i; char c2; struct S2 { char c1; char c2; int i; }; -
#pragma pack(1) struct S1 { char c1; //1 1 1 int i; //4 1 1 char c2;//1 1 1 }; #pragma pack() int main() { struct S1 s; printf("%d\n",sizeof(s));//6 }
-
百度笔试题：
写一个宏，计算结构体中某变量相对于首地址的偏移。并给出说明。
考察：offset宏的实现
#include<stddef.h>
struct S1{
char c1;
int i;
char c2;
};
int main(){
printf("%d\n",offsetof(struct S1,c1));
printf("%d\n",offsetof(struct S1,i)) ;
}
修改默认对齐数
VS的默认对齐数是8。
#pragma预处理指令可以改变默认对齐数字
#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;
}
结构体的传参
struct S{
int data[1000];
int num;
};
void print1(struct S tmp){
int i=0;
for(i=0;i<10;i++){
printf("%d ",tmp.data[i]);
}
printf("\nnum=%d\n",tmp.num);}
void print2(const struct S* ps)//优先考虑使用这种形式比较优秀
{
int i=0;
for(int i=0;i<10;i++){
printf("%d ",ps->data[i]);
}
printf("%d\n",ps->num);
}
int main(){
struct S s={
{
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10},100};
print1(s);
print2(&s);
}
位段
讲的书比较少，C和指针提及。
位段的声明和结构是类似的，有两个不同。
- 位段的成员必须是int，unsigned in，signed int
- 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字
位段–二进制位
eg.性别 男 女 保密
00 01 10 11
//位段是可以节省空间的
struct A{
int _a:2;// 2 bit位 只给2位，截断
int _b:5;// 5 bit位
int _c:10;// 10 bit位
int _d:30;//30 bit 位};
//47 bit ---6 byte
//8byte
//4byte -->32bit 2+5+10 此时不够30bit给_d
//+4byte -->32bit 此时_d用哪里的bit呢？标准没有规定。但
//是此时知道够用了整体为8字节
int main(){
printf("%d\n",sizeof(struct A));//8
}
struct S{
char a:3;
char b:4;
char c:5;
char d:4;};
int main(){
struct S s={0}; //0 0 0 0 0 0 0 0
//先左边3个bit还是右边3个，C没有交代。假设右边开始
s.a=10;
s.b=12;
s.c=3;
s.d=4;
}
位段的内存分配
- 位段的成员可以是int，unsigned int，signed int，或者char（属于整型家族）类型
- 位段的空间上是按照需要以4个字节（int）或者1个字节（char）来一个个开辟
- 位段涉及很多不确定因素，位段不跨平台的。注意可移植程序避免。
- VS下一个一个给，剩下不够扔掉。从右边开始。C标准没规定。
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16，32位机器最大32，写成27，在16位机 器会出问题。
- 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。
- 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。
位段的应用
用于IP数据报的数据传输，节省空间，提高传输效率。
枚举
枚举类型的定义
把可能的取值能一一列举。
enum Day{
Mon,
Thes,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};//枚举常量//字面常量，const常量，define常量，枚举常量
enum Color{
RED=5,
GREEN,//6
BLUE//7};//默认从0开始，向下递增，从最后一个赋值好的，剩余没初始化的递增
int main(){
enum Color c=GREEN;
if(c==GREEN)
{
printf("绿色\n");
}
}
枚举的优点
我们可以使用#define来定义，为什么要枚举
- 增加代码的可读性和标识性
- 枚举有类型，和#define比起有类型检查，更加严谨
- 防止了命名污染（封装）
- 便于调试
- 会显示是枚举类型
- 使用方便，一次可以定义多个变量
每个是整型变量，大小固定是整型字节。
枚举的使用
enum OPTION{
EXIT,
ADD,
SUB,
MUL,
DIV}
void menu(){
}
int main(){
int input=0;
do {
menu();
printf("请选择：");
scanf("%d",&input);
switch(input) {
case ADD:
break;
case SUB:
break;
}
}
}
联合（共用体）
这种类型定义的变量包含一系列的成员，特征是这些成员公用同一块空间。
联合类型的定义
union Un{
char c;
int i;
}
int main(){
Union Un u={
0};
printf("%d\n",sizeof(u));///4个字节
printf("%p\n",&u);
printf("%p\n",&(u.c));
printf("%p\n",&(u.i));
}
i和c同一时间只能用一个。改i也会改c，改c也会改i。
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）。
面试题：判断大小端
Union U{
char c;
int i;
}u;
int main(){
u.i=1;
if(u.c==1)
{
printf("小端");
}
else{
printf("大端");
}
}
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，要整数对齐
union Un1{
char c[5];//5 1
int i;//4 4
}
Union Un2{
short c[7]; //14 2
int i;//4 8 4
}
练习–通讯录
- 存放1000个人的信息
- 信息：名字+性别+年龄+电话+住址
- 增加联系人
- 删除联系人
- 修改联系人
- 查找联系人
- 排序联系人
- 存文件
##练习
下面代码的结果是（ ）
int main()
{
unsigned char puc[4];
struct tagPIM
{
unsigned char ucPim1;
unsigned char ucData0 : 1;
unsigned char ucData1 : 2;
unsigned char ucData2 : 3;
}*pstPimData;
pstPimData = (struct tagPIM*)puc;
memset(puc,0,4);
pstPimData->ucPim1 = 2;
pstPimData->ucData0 = 3;
pstPimData->ucData1 = 4;
pstPimData->ucData2 = 5;
printf("%02x %02x %02x %02x\n",puc[0], puc[1], puc[2], puc[3]);
return 0;
}
VS下的位段是右边开始赋值的。同时要注意，整个是一个字节内，所以这种情况下算值是
1 2 4 8 16 32…
填充序列是类似小端的低地址在低位，所以排列顺序是00 101 00 1。也就是0010 1001，即0x29。
因为为02 29 00 00
下面代码的结果是：
#include<stdio.h>
int main()
{
union
{
short k;
char i[2];
}*s, a;
s = &a;
s->i[0] = 0x39;
s->i[1] = 0x38;
printf(“%x\n”,a.k);
return 0;
}
注意这是小端机子。
所以s->i[0]=0x39。放在左边（即低地址）
s->i[1]=0x38。放在右边（即高地址）
两个字节合起来读。高地址的数字在高位。所以是3839
