C语言结构体的一些鲜为人知的小秘密
目录
一、结构体内存对齐规则：
1.1范例
1.2结构体内存对齐规则
1.3自定义默认对齐数
二、位段
2.1什么是位段
2.2位段的内存分配
2.3位段的不足
三、枚举和联合体
3.1枚举
3.1.1枚举类型的定义
3.1.2枚举类型的使用
3.2联合体
3.2.1联合体的定义
3.2.2联合体的特点
一、结构体内存对齐规则：
1.1范例
我们来看一下结构体所占用的内存大小：
命名 A 和 B 的结构体成员都一样， 但是为什么他们占用的内存空间不一样呢？下面我们来介绍一下结构体内存的对齐规则。
1.2结构体内存对齐规则
首先我们要知道什么是对齐数，对齐数 = 编译器中默认的对齐数 与 该成员类型变量的大小（单位是byte）中的较小值。其中，VS默认的对齐数是8，Linux无默认对齐数，对齐数是其本身。
而在结构体中存放的数据，其地址并不是严格连续存放的，而是存放在其对齐数的整数倍。
编译器为结构体开创的大小，是最大对齐数的整数倍。
struct stu
{
char name[20];
int age;
double grades;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct stu));
//结果为32
return 0;
}
1.3自定义默认对齐数
之前在我们写三子棋时创建的 .h 文件中，我们就见过 #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(8)//设置默认对齐数为8
struct A
{
int a;
short b;
int c;
char d;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct B
{
int a;
short b;
char c;
int d;
};
当我们把结构体 A 和 B 的默认对齐数都设置为1时，我们可以再次计算一下他们的大小
可以看出，他们的内存竟然都变成了11，这也说明了我们设置的默认对齐数起作用了。
二、位段
2.1什么是位段
很多朋友可能是第一次听说过位段，它是什么？为什么能和结构体扯上关系？
接下来我们对比一下位段类型的结构体和正常的结构体：
不难看出来，位段类型是在我们正常定义的变量基础上加上了 :数字 。其实这代表了我们定义的变量所需要占用的存储空间，单位是 bit 。
我们分别来计算上面两种结构体的大小，我们可以得出，使用位段的结构体只需要8字节，不使用位段的结构体却要16个字节。所以，位段是用来节省空间的。
2.2位段的内存分配
我们来看个例子了解在VS中位段的内存分配。
#include
struct _Record_Struct
{
unsigned char Env_Alarm_ID : 4;
unsigned char Para1 : 2;
unsigned char state;
unsigned char avail : 1;
};
int main()
{
sizeof(struct _Record_Struct);
return 0;
} 
我们在VS中运行这个程序也可以得到结果是3(byte)，和我们图中的一样。
位段虽然能节省空间，但当两个位段类型超过 1byte 时，还是会浪费第一个位段类型剩余的几个 bit ，开辟下一个字节空间来存放第二个位段类型
我们再来看个例子来更直观的感受每一个 bit 位是怎么分配的。
struct S
{
char a : 3;
char b : 4;
char c : 5;
char d : 4;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;
return 0;
}
接下来我们通过内存看一下他们存放的数据，每四个bit位在内存中对应一个十六进制数字：
事实证明我们的理解是对的！
2.3位段的不足
我们上述只是讲解了VS中位段空间的分配，但是这仅仅是在VS中......
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。
三、枚举和联合体
接下来我们介绍两种和结构体类似的自定义类型：枚举和联合体
3.1枚举
3.1.1枚举类型的定义
我们先来看一下枚举的语法：
enum Day//星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};enum + 命名，枚举中的类型用 , 隔开。
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。赋初值后定义的类型取值从初值开始递增1，如：
enum Day
{
Mon,//0
Tues = 2,//2
Wed,//3
Thur,//4
//......
Fri,
Sat,
Sun
};3.1.2枚举类型的使用
枚举类型能怎么使用呢？ 其实它的使用在我们写一些小应用时用到的概率大一点：
enum Day//星期
{
Mon = 1,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
int main()
{
int input = 0;
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case Mon:
case Tues:
case Wed:
case Thur:
case Fri:printf("今天是工作日\n"); break;
case Sat:
case Sun:printf("今天可以休息一下啦！\n"); break;
}
return 0;
}当我们用枚举常量代替 case 情况的取值时，我们的代码是不是变得清晰易懂？
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
3.2联合体
3.2.1联合体的定义
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));union + 命名，成员之间用 ; 相隔。
3.2.2联合体的特点
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）。
联合体占用空间也遵循结构体对齐规则。