自定义类型：结构体，枚举，联合

一、结构体内存对齐

struct s
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct s));
}

这个程序打印的结果是多少呢？可能你会说，呀，简单，结构体大小不就是各成员大小加起来嘛，答案是1+4+1=6。如果你这样想，那你就有必要往下看了。

答案是12？这个答案是否出乎了你的意料？什么鬼呀？难道1+4+1=12？这什么情况，接下来我们就来探究一下这是为什么？
其实原因是结构体存在内存对齐。详情请看以下图片：

再来一道

struct S3
{
	double d;
	char c;
	int i;
};
struct S4
{
	char c1;
	struct S3 s3;
	double d;
};
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct S4));
}

为什么存在结构体内存对齐？

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。
   总体来说：
   结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
   补充：我们可以自行地修改默认对齐数，操作如下：

#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认

结论：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。

二、位段

2.1 什么是位段

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整形家族。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

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的大小是多少呢？
你可能会说，简单，不就是4个整形的大小吗？16个字节！
但是真的是这样吗？显然不是，如果就是这样的话那它和结构体有什么区别啊？干脆用结构体不是更好？那我们看看结果到底是多少？

我们惊奇地发现，结果居然是8，那么这是为什么呢？那我们就有必要先了解一下位段的内存分配的规则了。

2.2 位段内存分配规则

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。
   下面我们来看个例子：
   
   通过上面的例子我们就不难解释第一题的答案是8了。
   

2.3 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。

总结：
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。

三、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。

四、联合体

4.1 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）。
例如：

//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));

4.2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）。

union Un
{
	int i;
	char c;
};
int main()
{
	union Un un;
	// 下面输出的结果是一样的吗？
	printf("%d\n", &(un.i));
	printf("%d\n", &(un.c));
	//下面输出的结果是什么？
	un.i = 0x11223344;
	un.c = 0x55;
	printf("%x\n", un.i);

	return 0;
}

4.3 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。

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

4.4 练习

判断当前计算机的大小端存储

union un
{
	int i;
	char c;
};

int main()
{
	union un u = { 0 };
	u.i = 0x1;
	//u.c被修改成1说明u.i的存储方式是01 00 00 00
	//因为u.c和u.i的共用第一个字节，如果是大端存储那应该是
	//00 00 00 01，u.i=0x1不会影响到u.c的值，u.c依然为0
	if (u.c==1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

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