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1、位段
1.1、什么是位段
- 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 int 或signed int 。
- 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
- 比如：
#include<stdio.h> struct A { int _a : 2; int _b : 5; int _c : 10; int _d : 30; }; int main() { printf("%d\n", sizeof(struct A)); //8 return 0; }
- A就是一个位段类型。那位段A的大小是多少？
- 解析：
上述代码中，_a : 2 表示 _a 只需要2个比特位，_b : 5 表示 _b 只需要5个比特位，_c : 10表示_c只需要10个比特位，_d : 30表示 _d 只需要30个比特位。将这些比特位全部+起来总共47个bit位，何来8字节呢？需要了解下面的位段内存分配：
1.2、位段的内存分配
- 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
- 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。
- 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。
- 综上所述：
_a是int类型的，先开辟4个byte，_a占2个bit，还剩30bit，_b占5个bit，还剩25bit，_c占10个bit，还剩15bit，15个bit的大小不够_d的30bit大小，且_d还是int类型的，所以再次开辟4个byte，装下了_d的大小，所以位段A的大小8字节。
- 再比如：
#include<stdio.h> struct S { char a : 3; char b : 4; char c : 5; char d : 4; }; int main() { printf("%d\n", sizeof(struct S));//3 struct S s = { 0 }; s.a = 10; s.b = 12; s.c = 3; s.d = 4; return 0; }此时a是char类型的，先开辟1个字节，a占了3个bit，还剩5个，b占了4个bit，还剩1个bit，不够c的5个bit，再开辟1个字节，赋给 c 5个bit位，还剩3个，又不够给d了，再开辟1个字节足矣。综上此时开辟3个字节的大小。此情况是存在空间浪费的。那1个bit位被浪费了，但是没办法。
- 位段在一定程度上可以节省空间，但也会适当浪费空间（很小）。
- 画图解释具体空间开辟情况：
为了证明图中的结论，在VS编译器打开监视看看内存：
1.3、位段的跨平台问题
- 位段本身是不支持跨平台的，原因如下：
- 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16bit，32位机器最大32bit，写成27bit，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。
1.4、位段的应用
- 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，即使有跨平台的问题存在。
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。
- 比如我们现实生活中：
- 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
- 这里就可以使用枚举了。
- 注意：枚举类型的大小始终4字节
2.1、枚举类型的定义
#include<stdio.h> enum Day//星期 { Mon, Tues, Wed, Thur, Fri, Sat, Sun }; int main() { printf("%d %d %d %d %d %d %d\n", Mon, Tues, Wed, Thur, Fri, Sat, Sun); return 0; }
以上定义的 enum Day，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 。 从运行结果看，不难发现枚举是有初始值的，默认第一个枚举常量为0，向下依次+1。当然在定义的时候也可以赋初值。
- 例如：
#include<stdio.h> enum Day//星期 { Mon = 1, Tues, Wed, Thur = 3, Fri = 8, Sat, Sun = 0 }; int main() { printf("%d %d %d %d %d %d %d\n", Mon, Tues, Wed, Thur, Fri, Sat, Sun); return 0; }
2.2、枚举的优点
#define MALE 4 #define FEMALE 5 #define SECRET 6 typedef enum Sex { MALE=4, FEMALE, SECRET }Sex;
- 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：
- 增加代码的可读性和可维护性
- 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。
- 防止了命名污染（封装）
- 便于调试
- 使用方便，一次可以定义多个常量
2.3、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?? err错误，左右类型不一致
3、联合
3.1、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，特征是这些成员共用同一块空间（所以联合也叫共用体）。
#include<stdio.h> //联合类型的声明 union Un { char c; //1 int i; //4 }; int main() { //联合变量的定义 union Un u; //计算联合变量的大小 printf("%d\n", sizeof(u)); //4 return 0; }
- 联合体的访问和结构体类似都可以采用 . 操作符或 -> 指向操作符。
union un x; x.a = 10; union un* p = &x; p->a;
3.2、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）
#include<stdio.h> union Un { char c; //1 int i; //4 }; int main() { union Un u; //计算联合变量的大小 printf("%d\n", sizeof(u)); printf("%p\n", &u); printf("%p\n", &u.c); printf("%p\n", &u.i); return 0; }
- 利用联合体的空间分布可以巧妙判断出大小端：
#include<stdio.h> union un { int a; char b; }; int main() { union un x; x.a = 1; if (x.b == 1) { printf("小端\n"); } else { printf("大端\n"); } return 0; }
- 解析：
这里要把一组二进制序列 0x 00 00 00 01保存在a对应的空间里，此时四个字节每个都有地址，而地址具有高低之分，而我们的数据按字节对应的1bit位进行划分的时候，数据就有高低权值位之别，所以存储方案有两种，一种高权值位放在高地址处，低权值低地址处，如我们上图的左边存法，01放在低地址处，第二种方案相反，如上图右边将01放在高地址处，因为b永远在a的低地址处，b占一个字节，如上图x.b=1红色记号笔划分出，如果存储方案是第一种，那么b=1,如果是第二种，那么b=0,而第一种存储方案正式小端的存储法则，第二种正是大端的存储法则。
由编译器运行得知，是小端：
3.3、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，就要对齐到最大对齐数的整数倍。
- 例如：
#include<stdio.h> union Un1 { char c[5]; int i; }; union Un2 { short c[7]; int i; }; int main() { printf("%d\n", sizeof(union Un1)); //8 printf("%d\n", sizeof(union Un2)); //16 return 0; }
- 解析Un1的大小为8：
因为char类型自身大小为1字节，而编译器默认对齐数是8字节，对齐数取较小值为1字节，int类型自身大小4字节，对齐数取较小值为4字节。此时最大对齐数4字节，而char c[5]代表至少是5字节大小，又因为要是最大对齐数4的整数倍，所以增加到8字节。
- 解释Un2的大小16字节：
short c[7]代表该联合体大小至少14字节，short类型本身大小2字节，编译器默认对齐数8字节，此取较小值为2字节，int类型本身4字节，编译器8字节，此对齐数取较小值为4字节，最大对齐数为4字节，而14不是4的整数倍，所以增加到16字节。