c语言中自定义类型以及结构体和联合体的内存分配等问题

C语言中有多种自定义类型；其中有结构体，枚举，联合体，今天就来讲讲这些自定义类型。

结构体

结构体类型的声明：

struct Student{
    short age;
    char name[20];
    int sex;
}a1,a2;

结构体的声明使用 struct 关键字，其中 age，name，sex 是结构体 struct Studnet 的成员，a1，a2是使用结构体struct Student创建出来的两个实体。

另外，结构体在声明的时候，也可以进行不完全的声明，也就是匿名声明：

struct 
{
    short age;
    char name[20];
}s；
struct 
{
    short age;
    char name[20];
}*p；

int main(){
    p = &s;
    return 0;
}

当匿名初始化两个完全一样的结构体的时候，在编译器理解，这是两个不同的结构体声明，所以想上面讲变量s的地址赋值给p变量的时候，就会报错。

结构体的初始化：

int mian(){
    a1 = { 20,"zhangsan",1 };
    a2 = { 21,"zhaoyiyi",0 };
    return 0;
}

可以直接对实体进行初始化，也可以通过动态内存分配，进行初始化：

int main(){
    struct Student * stu = (struct Student *)malloc(sizeof(struct Student));
    stu->age = 22;
    stu->name = "lisi";
    stu->sex = 1;
    return 0;
}

结构体的自引用：

typedef struct Node {
    int data;
    struct Node* next; 
}Node;

结构体在声明的时候，可以进行自引用，但是要注意：

1、不可以用起的别名进行自引用，因为在声明的时候，typedef语句并未执行结束，所以在声明过程中，自然也就没有别名而言。

2、自引用的时候，要使用结构体指针变量进行自引用，因为指针大小是固定的 4/8 ，如果使用结构体变量进行自引用的话，就会出现空间嵌套，那么这个结构体的空间大小就不知道该怎么分配了。

结构体的大小计算（内存对齐问题）：

在说结构体的自引用的时候，提到了结构体的空间大小问题。那现在就来说说结构体的大小是怎么分配的：

struct S1 {
    char c1; 
    int i; 
    char c2;
};

这个结构体在内存分配的时候分配了多少空间呢？1+4+1？

经过sizeof（struct S1）的计算，我们发现这个结构体的内存大小是12

那为什么不是6，而是12 呢，下面我们就印出来一个概念叫结构体内存对齐，先看一下内存对齐的规则：        

 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。

然后在来看上面这个例子，根据这四条规则，那么他的内存分配结构应该是这样

使用 #pragma 这个预处理指令可以修改默认对齐数

#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8 
struct S1
{
char c1; 
int i; 
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认

枚举

枚举顾名思义就是一一列举。
把可能的取值一一列举。

枚举的定义：

enum Day//星期 
{
Mon, 
Tues, 
Wed, 
Thur, 
Fri, 
Sat, 
Sun
};
enum Color//颜色 
{
RED, 
GREEN, 
BLUE
};

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

联合体

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）。

//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

联合体大小的计算：

比如：

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)); //8
printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16

联合体的内存对齐问题：

内存对齐是为了提高性能，所以涉及到内存分配的时候，都会进行内存对齐，和结构体一样，虽然联合体中的内存是公用的，但是也存在对齐的问题：

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。