一、位段
1.什么是位段？
有些数据在存储时并不需要占用一个完整的字节，只需要占用一个或几个二进制位即可。例如开关只有通电和断电两种状态，用 0 和 1 表示足以，也就是用一个二进位。正是基于这种考虑，C语言又提供了一种叫做位域的数据结构。
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：
//这里的A就是一个位段类型
// ：后面的数字用来限定成员变量占用的位数
//若一个成员没有限制（即后面没有冒号和数字），根据数据类型即可推算出它占用 几个字节（Byte）的内存,如下面的m，就占用四个字节。
struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
int m ;
};
注意点：
因为位段使数据占用的存储空间受限，因此该数据的取值范围也变的非常有限，很容易出现溢出。当数据溢出时，超出部分数据将被截去。
例如：
#include<stdio.h>
struct A
{
int a:2;
int b:5;
int c:8;
};
int main()
{
struct A A={1,40,32};
//%#x 是指以十六进制 0x....的形式输出
printf("%#x,%#x,%#x",A.a,A.b,A.c);
return 0;
}
结果是：
我们进行初始化时：
a = 1,b = 40, c = 32;
以十六进制输出结果为：
a = 0x1 = 1;
b = 0x8 = 8;
c = 0x20 = 32;
显然：b的结果不对，原因是什么呢？
1转换为而二进制为01，需要1位二进制就可以存下，a占用两位，可以存下因此a的大小就是1；
32转换而二进制为 100000 需要 6位才能存下，c的大小为8位因此也可以存下。
40 转换为二进制为 101000 需要6 位才能存下，而b只有5位的空间，因此存不下，那么b就只保存低位的5位 即 01000 转换为十六进制就是 0x8；
这就是存在溢出时，数据的存储方式。
2.位段的存储
C语言标准并没有规定位段的具体存储方式，不同的编译器有不同的实现，但它们都尽量压缩存储空间。
位域的具体存储规则如下：
- 当相邻成员的类型相同时，如果它们的位宽之和小于类型的 sizeof 大小，那么后面的成员紧邻前一个成员存储，直到不能容纳为止；如果它们的位宽之和大于类型的 sizeof 大小，那么后面的成员将从新的存储单元开始，其偏移量为类型大小的整数倍。
#include <stdio.h>
int main(){
struct bs{
unsigned m: 6;
unsigned n: 12;
unsigned p: 4;
};
printf("%d\n", sizeof(struct bs));
return 0;
}
m、n、p 的类型都是 unsigned int，sizeof 的结果为 4 个字节（Byte），也即 32 个位（Bit）。m、n、p 的位宽之和为 6+12+4 = 22，小于 32，所以它们会挨着存储，中间没有缝隙。
sizeof(struct bs) 的大小之所以为 4，而不是 3，是因为要将内存对齐到 4 个字节，以便提高存取效率
- 当相邻成员的类型不同时，不同的编译器有不同的实现方案，GCC 会压缩存储，而 VC/VS 不会。
#include <stdio.h>
int main(){
struct bs{
unsigned m: 12;
unsigned char ch: 4;
unsigned p: 4;
};
printf("%d\n", sizeof(struct bs));
return 0;
}
在 GCC 下的运行结果为 4，三个成员挨着存储；在 VC/VS 下的运行结果为 12，三个成员按照各自的类型存储（与不指定位宽时的存储方式相同）。
- 如果成员之间穿插着非位域成员，那么不会进行压缩，与结构体的存储方式相同。
struct bs{
unsigned m: 12;
unsigned ch;
unsigned p: 4;
};
在各个编译器下 sizeof 的结果都是 12。
通过上面的分析，我们发现位域成员往往不占用完整的字节，有时候也不处于字节的开头位置，因此使用&获取位域成员的地址是没有意义的，C语言也禁止这样做。地址是字节（Byte）的编号，而不是位（Bit）的编号。
3.无名位段
位段的成员可以没有名称，只给出其类型和位宽
例：
struct bs{
int m: 12;
int : 20; //该位域成员不能使用
int n: 4;
};
无名位段一般用来作填充或者调整成员位置。因为没有名称，无名位域不能使用。
上面的例子中，如果没有位宽为 20 的无名成员，m、n 将会挨着存储，sizeof(struct bs) 的结果为 4；有了这 20 位作为填充，m、n 将分开存储，sizeof(struct bs) 的结果为 8。
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。
结论：
跟结构相比，位段可以达到同样的效果，而且可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。
联合体（共用体）
1.联合体的定义
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;
//计算联合变量的大小
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）。
由此可见，联合体的两个变量功用同一块空间。
因为两个变量共用同一块空间，因此每一个变量值的变化可能都会影响其他变量的值。
面试题：
判断当前计算机的大小端存储
代码如下：
#include<stdio.h>
union Un{
int i;
char c;
};
int main()
{
union Un un;
un.i=1 ;
//输出1，表示小端，输出0表示大端。
printf("%d",un.c);
}
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。
看下面的代码：
#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));
printf("%d\n",sizeof(union Un2));
}
结果：
Un1联合体的最大成员是 c[5],大小为5字节，而最大对齐数为sizeof(int) =4,因此需要对齐到4的整数倍处，所以Un1的大小为8；
Un2联合体的最大成员是 short c[7]，大小为14,最大对齐数为 sizeof(int)=4,因此对齐后联合体的大小为16；
三、枚举
1.枚举类型的定义
enum Day//星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
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 。这些可能取值都是有值的，默认从0开始，一次递增1。
当然在定义枚举常量的时候也可以赋初值。
例：
2.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：
- 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
3.枚举的使用
enum Color//星期
{
red=1,
black=4,
green=3
};
enum Color clr =green; //只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型差异
clr = 5; //不可以
这几种结构各有其优缺点，我们要合理的使用。
