自定义类型详解

结构的基础知识：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

结构体的声明

struct tag
{
	member - list;
}variable-list;//这里的变量名是全局变量

 实例，描述一本书

struct Book
{
	char name[30];
	int price;
	char id[10];
};

结构体的自引用  

struct N
{
	int a;
	struct N;
};

这种形式的自引用是完全不可行的，结构体虽然可以嵌套使用，但是嵌套的是其他初始化好的结构体 ，上面代码中自己的结构体还没创建好又开始自己调用自己，陷入了死递归，因此这种自引用的方法不可取。

struct Node
{
	int data;
	struct Node* next;//结构体指针的大小是4/8个字节
};

变成指针后，结构体的大小就固定可算了，详细知识涉及到数据结构链表的知识，后面再进行讲解

因此，在结构体中，结构体的自引用不是结构体里面包含同类型的结构体变量，而是包含同类结构体的指针。

结构体大小的计算

计算原则

要计算结构体的大小，首先要了解结构体的对齐规则：

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)的正数倍的地址处。

注：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默认的对齐数是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。

计算实例

#include
struct N
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
int main()
{
	struct N n = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(n));
	return 0;
}

运行结果：12 

#include
struct N
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
struct S
{
	char c1;
	struct N n1;
	double d;
};
int main()
{
	struct N n1 = { 0 };
	struct S n2 = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(n1));
	printf("%d\n", sizeof(n2));
	return 0;
}

 运行结果：12     24

 为什么存在内存对齐?

大部分的参考资料都是这样说的 :
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。

在计算机读取数据的时候，我们假设一次读取四个字节，通过观察这幅图，我们发现如果不按内存对齐的方式来存储，我们读取数据时，同样是读取两次，但是信息被切割成了两部分，还要重新进行组合，由此可见内存对齐的必要性。

总的来说：结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

如何合理地设置结构体

设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，方法是：让占用空间小的成员尽量集中在一起。

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

struct S2 {     char c1;     char c2;     int i; };

例证：S1和S2类型的成员一模一样，但是S1和S2所占空间的大小有了一些区别

默认对齐数的修改：#pragma pack(对齐数)

结构体传参

#include
struct S
{
	int data;
	int num;
};
void print1(struct S s)
{
	printf("%d\n", s.num);
}
void print2(struct S* ps)
{
	printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{
	struct S s = { 0 };
	print1(s);//传值调用
	print2(&s);//传址调用
	return 0;
}

 在传参时，首选print2方法，传递地址过去。

结构体函数传参的时候，参数是需要压栈，会有时间和空间上的系统开销。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。

枚举

枚举顾名思义就是一一列举，把可能的取值一一列举。

在现实生活中：

一周的星期一到星期日是固定有限的，可以一一列举出来。

月份有十二个月，也可以一一列举出来。

性别有男女之分，也可以一一列举出来。

枚举类型的定义

 

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 

4.便于调试，使用方便，一次可以定义多个常量 

枚举类型的大小就是一个整形的大小，四个字节

联合体（共用体）

联合体的特点

联合的成员是公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）。在同一时间，只能使用它的一个成员，因为它的成员共用一块空间，所以改动一个也会导致其他的成员发生改变。

什么时候使用联合体(共用体)呢：允许成员公用一块空间，并且共用一块空间时不会影响整体的使用。

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，就对齐到最大对齐数字的整数倍

计算实例 

#include
union Un
{
	char a[5];//对齐数是1   所占空间大小是5个字节  
	int i;//对齐数是4
};
int main()
{
	union Un u;
	printf("%d\n", sizeof(u));
	return 0;
}

运行结果：8

#include
union Un
{
	short a[5];//对齐数是2    所占内存空间大小为10
	int i;//对齐数是4
};
int main()
{
	union Un u;
	printf("%d\n", sizeof(u));
	return 0;
}

 运行结果：12