【C语言进阶】自定义类型详解(结构体+枚举+联合)
目录
1.结构体
结构体类型的声明
结构体自引用
结构体变量的定义和初始化
结构体内存对齐
结构体的对齐规则：
为什么存在内存对齐：
修改默认对齐数:
百度笔试题：
结构体传参
位段
位段的内存分配：
空间如何开辟：
位段的跨平台问题：
2.枚举
枚举类型的定义
3.联合
联合类型的定义
联合的特点
面试题：判断当前计算机的大小端存储
联合体大小的计算
1.结构体
结构体类型的声明
数组是一组相同类型的元素的集合
结构体也是一些值的集合，结构的每个成员可以是不同类型
struct Book
{
//成员列表
char name[20];
int price;
char id[12];
}b4,b5,b6;//b4,b5,b6是全局变量
int main()
{
//b1.b2,b3是局部变量
struct Book b1;
struct Book b2;
struct Book b3;
return 0;
}在声明结构的时候，可以不完全的声明 ，例如省略结构体标签tag
//匿名结构体类型创建了个变量叫s
struct
{
char c;
int i;
char ch;
double d;
} s;结构体自引用
结构体里面可以包含结构体
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};结构体变量的定义和初始化
struct S
{
char c;
int i;
}s1,s2;
struct B
{
double d;
struct S s;
char c;
};
int main()
{
struct B sb = { 3.14, { 'w', 100 }, 'q' };
printf("%lf %c %d %c",sb.d,sb.s.c,sb.s.i,sb.c);
return 0;
}结构体内存对齐
struct S
{
char c1;
int i;
double c2;
};
struct S2
{
char c1;
int i;
char c2;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
printf("%d\n",sizeof(s));
struct S2 s2 = { 0 };
printf("%d\n", sizeof(s2));
return 0;
}
为什么是8个12呢？
结构体的对齐规则：
1.结构体的第一个成员:放在结构体变量在内存中存储位置的0偏移处开始。
2.从第2个成员往后的所有成员，都放在一个对齐数（成员大小和默认对齐数的较小值）的整数倍的地址处。
3.结构体的总大小是结构体的所有成员的对齐数中最大的那个对齐数的整数倍。
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。
为什么存在内存对齐：
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。
总结：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
修改默认对齐数:
下面看个例子：
#pragma pack(2)
struct S
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()
int main()
{
printf("%d\n",sizeof(struct S ));
return 0;
}
百度笔试题：
写一个宏，计算结构体中某变量相对于首地址的偏移，并给出说明
考察： offsetof 宏的实现
结构体传参
struct S
{
int date[1000];
int num;
};
struct S s = { { 1, 2, 3, 4 }, 1000 };
void print1(struct S s)
{
printf("%d\n",s.num);
}
void print2(struct S* ps)
{
printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{
print1(s);
print(&s);
return 0;
}对比上面的print1和print2函数，print1的缺点如下：
1.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。
2.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.位段的成员后边有一个冒号和一个数字
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。
第二点：
struct A
{
//开辟了4个字节-32bit
int _a : 2;//_a成员占2个bit位
int _b : 5;//_b成员占5个bit位
int _c : 10;//_c成员占10个bit位
//开辟了4个字节-32bit
int _d : 30;//_d成员占30个bit位
};答案：8
第三点：
_d 不确定要不要利用前面的空间，不同的平台实现方式可能不一样
空间如何开辟：
下面看个例子：
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
总结：跟结构相比，位段可以达到相同的效果，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。
2.枚举
枚举类型的定义
例子1：
枚举的使用：
enum Color//枚举关键字，枚举类型
{
//枚举类型的可能取值
RED,//0
GREEN,//1
BLUE,//2
};
int main()
{
printf("%d\n",RED);
printf("%d\n", GREEN);
printf("%d\n", BLUE);
}例子2：
void menu()
{
printf("*****************************\n");
printf("**** 1. add 2. sub *****\n");
printf("**** 3. mul 4. div *****\n");
printf("**** 0. exit *****\n");
printf("*****************************\n");
}
enum Option
{
EXIT,//0
ADD,//1
SUB,//2
MUL,//3
DIV//4
};
int main()
{
int input = 0;
do
{
menu();
printf("请选择:>");
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case ADD:
break;
case SUB:
break;
case MUL:
break;
case DIV:
break;
case EXIT:
break;
default:
break;
}
} while (input);
return 0;
}
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
3.联合
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）
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）
面试题：判断当前计算机的大小端存储
int check()
{
union Un
{
char c;
int i;
}u;
u.i = 1;
return u.c;
}
int main()
{
int ret = check();
if (ret == 1)
{
printf("小端" );
}
else
{
printf("大端");
}
}
联合体大小的计算
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
