自定义类型详解：结构体，枚举，联合

1.结构体

结构体定义：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。

结构体声明：

struct tag
{
 member-list;
}variable-list;

特殊结构体类型：匿名结构体

//匿名结构体类型
struct
{
 int a;
 char b;
 float c;
}x;

结构体的自引用：注意不能直接引用自身，这样会导致结构体大小无法计算而报错，应引用指针。

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

结构体的定义和初始化：1.声明的同时定义或初始化变量；2.声明外定义和初始化

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

结构体大小计算：内存对齐！

内存对齐规则：

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

Linux 中没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小

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。

例如以下代码，计算步骤如下：

1.char 1个字节

2.int 大小为4个字节，因为需要对齐，所以要在第4个字节开始储存，到此就是4+4=8.

3.char 1个字节 4+4+1 但是总空间要是最大对齐数的整倍数，这里最大对齐数是int的4 所以应该是4的整倍数，即12。

struct S1
{
 char c1;
 int i;
 char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));

 

为什么存在内存对齐 ?

大部分的参考资料都是如是说的：

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。

结构体的内存对齐是拿 空间 来换取 时间 的做法。

节省空间：尽量让大小相同的成员放在一起。

修改默认对齐数：#pragma pack()

#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

结构体传参：尽量传地址。

2.位段

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 。

2. 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

比如：

struct A
{
 int _a:2;
 int _b:5;
 int _c:10;
 int _d:30;
};

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。

//一个例子
struct S
{
 char a:3;
 char b:4;
 char c:5;
 char d:4;
};
struct S s = {0};
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;
//空间是如何开辟的？

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。

 

3.枚举

关键字enum

{} 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，依次递增 1 ，当然在声明枚举类型的时候也可以赋初值。

enum Color//颜色
{
 RED,
 GREEN=2,
 BLUE=4
};

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. 便于调试

4. 使用方便，一次可以定义多个常量

 

4.联合（共用体）

关键字union

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));

计算联合体大小：

1.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）。

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。