C语言：自定义类型详解（结构体+位段+枚举+联合）
目录
结构体
结构体基础知识
结构体的声明
匿名结构体
结构体的自引用
结构体变量的定义和初始化
结构体内存对齐
举个栗子：
结构体内存对齐规则：
为什么存在内存对齐?
修改默认对齐数
位段
什么是位段
位段的内存分配
位段的跨平台问题
枚举
枚举类型的定义
为什么使用枚举？
枚举的使用
联合（共用体）
联合类型的定义
联合的特点
联合大小的计算
结构体
结构体基础知识
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
struct tag
{
member-list;
}variable-list;举个栗子：
struct Stu
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];//性别
char id[20];//学号
}；//分号不能丢匿名结构体
在 C 语言中，可以在结构体中声明某个联合体（或结构体）而不用指出它的名字，如此之后就可以像使用结构体成员一样直接使用其中联合体（或结构体）的成员。
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}*p;
int main()
{
p = &x;//这是错误的，当两个匿名结构体内的成员相同时，这样写，编译器会认为它们是两种不同的结构体类型
return 0;
}匿名结构体在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。
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 Node
{
int data;
struct Node next;
};这样一来就会无限递归下去，在内存分配上是不确定的，所以这是非法的。如果要实现“一个结构体里含自己”这样的功能时，我们可以用相同类型的指针来代替。
所以正确的方式：
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};结构体变量的定义和初始化
有了结构体类型，那如何定义变量呢？
struct Point
{
int x;
int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1
struct Point p2; //定义结构体变量p2
//初始化：定义变量的同时赋初值。
struct Point p3 = {x, y};
struct Stu //类型声明
{
char name[15];//名字
int age; //年龄
};
struct Stu s = {"zhangsan", 20};//初始化
struct Node
{
int data;
struct Point p;
struct Node* next;
}n1 = {10, {4,5}, NULL}; //结构体嵌套初始化
struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};//结构体嵌套初始化结构体内存对齐
举个栗子：
struct S
{
char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S));它所占内存字节是多少呢？
是各个成员变量所占字节数之和 （1+4+1=6）吗？下面看运行结果：
那么为什么是12而不是6呢？因为结构体中的内存分配有自己的规则。
结构体内存对齐规则：
- 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。
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默认值为4。 - 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）的整数倍。
再回到上面的栗子：
c1是char型，占一个字节，对应到结构体变量偏移量为0 的地址处。
i是int型，占四个字节，对齐数就是4，对齐到4的整数倍位置处，即偏移量为4开始的地址空间。
c2是char型，占一个字节，对齐到1 的整数倍，那就是下一个地址空间，对齐到偏移量为8的地址空间。
结构体总大小为最大对齐数的整数倍，所以为对齐数4的整数倍，现在已经用了9个字节的空间，那么总大小就是12个字节空间。所以输出结果是12。
为什么存在内存对齐?
大部分的参考资料都是如是说的：
- 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。 - 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。
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。
举个栗子：
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};S1和S2类型的成员一模一样，但是S1和S2所占空间的大小有了一些区别。
修改默认对齐数
结构在对齐方式不合适的时候，我么可以自己更改默认对齐数。
#pragma pack(4)//设置默认对齐数为4
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
一般设置成2^n（n>=0）
位段
什么是位段
1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
举个栗子：
struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
}; A就是一个位段类型。
那位段A的大小是多少？
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。
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。
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。
枚举
枚举就是——列举
把可能取到的值一一列举
枚举类型的定义
enum Color//颜色
{
RED,
GREEN,
BLUE
};enum Color 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：
enum Color//颜色
{
RED=1,
GREEN=2,
BLUE=4
};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
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。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）。
一个栗子：
//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));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）。
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。
举个栗子：
union Un1
{
char c[5];
int i;
};
union Un2
{
short c[7];
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(union Un1));//8
printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16