【C语言】自定义类型:结构体,枚举

自定义类型:结构体,枚举,联合

结构体

结构体类型的声明:结构体是一些值的集合,这些值称为成员变量,其每个成员变量都可以是不同类型的变量。
例如描述一个学生:

struct Stu
{
	char name[20];//姓名
	int age;//年龄
	char sex[5];//性别
}s1;//注意结构体后面应加分号
//进行结构体声明的同时定义结构体变量

结构体的内存对齐
经常出现在面试题中,我们先叙述一下结构体的对齐规则:

  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中默认的值为8
    Linux中的默认值为4
  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。
/练习1
struct S1
{
 char c1;    偏移量从0开始偏移4的整数倍,char类型1个字节,还剩3个字节
 int i;      int类型4个字节,不够,则要继续偏移,sum = 4 + 4 = 8
 char c2;    char1个字节,sum = 8 + 1 = 9,结构体总大小为最小成员变量的整数倍(规则3};           所以结构体的大小为12
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
//练习2
struct S2
{
 char c1;	偏移量从0开始偏移4的整数倍,char类型1个字节,还剩3个字节
 char c2;	char1个字节,剩余空间足够不需要偏移  sum = 4;
 int i;		int4个字节,再偏移4字节,sum = 8;满足规则三最小成员变量整数倍的要求
};			所以结构体的大小为8
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
//练习3
struct S3
{
 double d;
 char c;
 int i;
};      同理,结构体的大小为16
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
//练习4-结构体嵌套问题
struct S4
{
 char c1;   偏移量从0开始偏移4的整数倍,char类型1个字节,还剩3个字节
 struct S3 s3;  由练习3计算出结构体s3的大小为16,sum = 4 + 16 = 20 
 double d;   double类型8个字节,sum = 20 + 8 = 28,满足规则5
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));结构体的大小为28

使用内存对齐的原因
大部分的参考资料都是如是说的:

  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。
    结构体的内存对齐是拿空间换时间的做法

结构体传参
结构体传参,其主要有两种方法,传结构体调用和传地址调用
先看例子

struct Stu
{
	int age;//年龄
	char sex[5];//性别
}Stu;
Stu s = {20'男'};//结构体定义
//结构体传参
void print1(Stu s)
{
 printf("%d\n", s.num);
}
//结构体地址传参
void print2(Stu* ps) {
 printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{
 print1(s);  //传结构体
 print2(&s); //传地址
 return 0; }

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。

枚举类型

定义:枚举顾名思义就是一一列举。
例如:

enum Color//颜色
{
 	RED,
  	GREEN,
	BLUE
};

以上定义的 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。 例如:
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
    枚举的使用
enum Color//颜色
{
 	RED = 1,
  	GREEN = 2,
	BLUE = 3
};
enum Color clr = GREEN;  只能拿枚举常量给枚举变量赋值,保证类型相同

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)。 比如:

//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));  结果为4

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
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对对齐数的整数倍时,对齐到最大成员的整数倍

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h> 
//联合类型的声明
union Un1
{
	char c[5];  占空间大小5个字节
	int i;4个字节
};最大成员大小为5个字节,但要满足对齐整数倍的规则,输出结果为8
union Un2
{
	short c[7];占空间大小14个字节
	int i;4个字节
};最大成员大小为14个字节,但要满足对齐整数倍的规则,输出结果为16
int  main()
{
	
     printf("%d\n", sizeof(union Un1));
    printf("%d\n", sizeof(union Un2));
    system "pause";
	return 0;
}

这篇博客主要对自定义类型:结构体,枚举和联合的含义,作用及用法做出概括说明,本章重点是要学会结构体,枚举的使用还有掌握结构体和联合中内存对齐的运算规则。

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