前言

作者：小蜗牛向前冲

名言：我可以接收失败，但我不能接收放弃

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目录

结构体

 位段

 枚举

联合（共用体）

在C语言中常见的数据类型：

整形：int  short  long  long long  char(字符类型)

浮点型 flaot  double

这些类型是C语言都帮我们定义好的，下面我们将继续学习自定义类型。

自定义类型

 简单的来说就是不由系统定义，而是由程序设计者自己定义的类型，在本篇博主中，我们重点分享结构体,位段，枚举，联合相关知识。

结构体

理解

结构是一些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量。

 结构体的声明

是借助关键字struct来进行的。

struct关键字是用来定义一个新的类型，这个新类型里面可以包含各种其他类型，称为结构体。结构体 (struct)是一种自定义的数据类型，就是把一组需要在一起使用的数据元素组合成一个新的类型。

 1形式

struct tag

{

member-list;

}

variable-list;

tag：是结构体的标签

member-list：是结构体的成员

variable-list：这是给结构体取的变量名

注意：

定义结构体时成员是不用初始化的。

结构体的变量名可以在定义是就声明，也可以在需要的时候定义。

代码演示：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include<stdio.h>

struct studen
{
	char* name;//姓名
	int num;//学号
	int age;//年龄
};

这样我们就简单的声明来一个结构体，结构体的标签为studen,我们可以看到这里并没有给结构体取变量名。

2 特殊声明(匿名结构体)

就是指在声明结构体的时候，不写结构体的标签。因为没有结构体的标签，所以只能用一次。

#include<stdio.h>
//匿名结构体类型
struct
{
	int a;
	float b;
	char c;
}s1;

struct
{
	int a;
	float b;
	char c;
}a[20],*p;

int main()
{
	p = &a;//?
}

我们可以看的到什么的代码，这样是可以行的吗？我们编译起来

 发现出现一个警告，为什么呢？这二个结构体的成员不都是一样的吗？他们不相同吗?

在上面我也说过匿名结构体只能用一次，所以说匿名结构体即使成员相同，但由于是匿名的，只能使用一次，二者结构体是不相同的，我们应该慎重使用匿名结构体(可以在只使用一次的场景使用)。

3结构体的自引用

在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？

struct data
{
	int a;
	struct data* next;
};

其实是可以的，但我们不能直接存储结构体本身，而要存放结构体的地址。

为什么呢？

其实如果存放结构体本身，因为要不断自引用结构体，这使得结构体的大小就不确定了，而且这个结构体的大小将会非常大，无法存储。所有我们存放结构体的地址就这样就使得结构体的大小确定（指针的大小是确定的），我们还可以通过结构体的地址找到结构体的成员，这样链表就得以实现。

4 结构体变量的定义和初始化

结构体变量的初始化我把他归类为3类：

#include<stdio.h>
//类型1
struct data
{
	int a;
	int b;
	int c;
}p1;//定义结构体的时候，定义变量名p1
//类型2
struct studen
{
	struct data;
	const char* name;
	int age;
};
//类型3
struct age
{
	int year;
	int month;
	int day;
}p3;
void print(struct age* p3)
{
	p3->year = 1949;
	p3->month = 10;
	p3->day = 1;
	printf("year = %d month = %d day = %d\n", p3->year, p3->month, p3->day);
}
int main()
{
	struct data p1 = { 1,2,3 };//赋值
	printf("%d %d %d\n", p1.a, p1.b, p1.c);
	struct studen p2 = { 4,5,6,"zhangshan",18 };
	printf("%d %d %d\tname = %s age = %d\n", p2.a, p2.b, p2.c, p2.name, p2.age);
	//struct age p3 = { 1949,10,1 };
	print(&p3);
	return 0;
}

类型1

在struct data结构体定义的时候为结构体定义了名字p1,初始化直接用大括号初始就可以了。

类型2

在struct studen结构体定义的时候并没有为结构体取名字,在初始化的在取名为p2，要是可以的,值得说明的是在结构体在包含结构体初始化也是没说明区别的。

类型3

其实这个类型3和其他类型的区别主要是，他在初始化的时候是在函数中，我们为函数传递了结构体strcut age的地址，所有要初始化结构体要用" -> "。

我们知道结构体是怎么定义和初始化的，那么我们又是如何访问结构体中的成员的呢?

 结构体变量是指针用：" -> "访问。

结构体变量非是指针用：" . "访问。

 5 结构体内存对齐

上面我们提到结构体自引用时，传的是指针，而不是结构体本身是为防止结构体大小过大。那么结构体的大小又是如何计算的呢？

#include<stdio.h>

//1
struct studen
{
	const char* name;
	int age;
}p1;

//2
struct data
{
	int a;
	double b;
	char c;
}p2;

//3
struct datas
{
	char c;
	int a;
	double b;
}p3;

int main()
{
	printf("%u %u %u\n", sizeof(p1), sizeof(p2), sizeof(p3));
}

 下面这些结构体的大小是多少呢？

是把结构体成员的大小都加起来吗？

结构体1

1+4 =5？

结构体2和结构体3的成员相同

1+4+8=13?

是上面这么结果对面，下面我们打印常出来看看。

8 24 16 为什么啊，这就不得不提结构体大小的计算方法结构体内存对齐。

结构体内存对齐的规则：

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

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。

下面我们将画图来理解为什么结构体1，2，3的大小是8，24，16。

图1

图2

图3

不知道大家观察到没，p2和p3的成员是一样的就是定义的顺序不同，但分配的内存空间大小是不一样的，而且字节大小越小的成员先定义，那么分配到的空间就更少，浪费的内存空间也跟小。

总结

总体来说：

结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

那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。

为什么要存在内存对齐呢？

 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。

上面我们提到Vs是有默认对齐数（8）的,由于对齐数影响结构体在内存在的分配，有时候我们为了控制分给结构体的内存需要更改默认对齐数，可以通过#pragma 这个预处理指令，这里我们再次使用，可以改变我们的默认对齐数。

#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct day
{
	int a;
	int b;
	int c;
};
#pragma pack();//恢复默认对齐为8

6结构体传参

struct s
{
	int data[10];
	int num;
}p1;

//传值
void print1(struct s p)
{
	printf("%d\n", p.num);
}
//传地址
void print2(struct s* p)
{
	printf("%d\n", p->num);
}

int main()
{
	struct s p1 = {
   {1,2,3,4,5},10};
	print1(p1);//传值
	print2(&p1);//传地址
}

对于上面二种传参方式，我们选择那种呢？

肯定是print2

为什么呢？

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。

 位段

位段又是啥子呢？下面我们先了解位段的声明

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或者char 。

2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

1 声明

struct data
{
	char a : 2;
	int b : 2;
	long long c : 4;
};

int main()
{
	printf("%u\n", sizeof(struct data));
}

 data就是一个位段，那么的占几个字节呢？

 从中可以看出位段也是遵循内存对齐规则的。

2 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 （属于整形家族）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。

下面我们继续研究一下位段的内存分配。

struct s
{
	char a : 2;
	char b : 4;
	char c : 5;
};

int main()
{
	struct s p1 = { 0 };
	p1.a = 2;
	p1.b = 4;
	p1.c = 10;
	return 0;
}

 从图中我们可以看出，位段其实就是可以自己分配内存给自己使用。其中" : "后面的数字是分配的给内存几个bit位用来存储成员。（vs的分配方式）

3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，写成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。

 4 位段的应用

主要运用于数据传输中。

 枚举

枚举顾名思义就是一一列举。

把可能的取值一一列举。

1枚举的定义

enum peo//个人信息
{
	name,
	sex,
	Stature,
	age
};

以上定义的 enum peo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。

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：

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

对于枚举很多人可能觉的没什么用，其实不然，枚举还是有许多优点的，我们在以后的编译时遇到一定要细细体会。

3 枚举的使用

enum peo//个人信息
{
	name,
	sex,
	Stature,
	age
};
//使用
enum peo mam = name;//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。

枚举的使用场景还需大家在合适的场景使用。

联合（共用体）

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，特征是这些成员公用同一块空间（所以联合也叫共用体）。

比如：

//联合体
//声明
union s
{
	char a;
	int b;
};

int main()
{
	//联合体变量的定义
	union s un;
	//计算联合体的大小
	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）。

我们思考一个问题?

&(un.a)和&(un.b)得到的地址是一样的吗,可以肯定是一样的，为什么怎么说呢？因为二者公用一个内存的话，二者指针指向的位置必须是一样的这样才能找到相应的空间。

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

 下面看到思考题，来结束今天的分享。

union Un1
{
	char c[5];
	int i;
};
union Un2
{
	short c[7];
	int i;
};
//下面输出的结果是什么？
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(union Un1));
	printf("%d\n", sizeof(union Un2));
	return 0;
}

 这里就不过多解释了。