结构体，枚举，联合
结构体
- 结构体类型的声明
- 结构的自引用
- 结构体变量的定义和初始化
- 结构体内存对齐
- 结构体传参
- 结构体实现位段（位段的填充&可移植性）
枚举
- 枚举类型的定义
- 枚举的优点
- 枚举的使用
联合
- 联合类型的定义
- 联合的特点
- 联合大小的计算
结构的基础知识
结构体是一些值的集合，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。
结构的声明
struct Stu {
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];//性别
char id[20];//学号
}；//分号不能丢
与数组的区别就是结构体可以是相同或者不同元素类型的集合
特殊的声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
比如：
//匿名结构体类型
struct {
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}a[20], *p;
上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。
那么问题来了？在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？ p = &x;
不合法，因为两个及结构体即便内容完全一致但在C编译器看来并不是，几个结构体几种类型，所以p = &x;左右两边类型不匹配。
结构的自引用
//代码1
struct Node {
int data;
struct Node next;
};
//可行否？ 不可以
而正确的自引用方式：
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
注意：
typedef struct {
int data;
Node* next;
}Node; //这样写代码，可行否？否
//解决方案：
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
结构体变量的定义和初始化
有了结构体类型，那如何定义变量，其实很简单
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
结构体内存对齐
如何计算？
结构体的对齐规则：
-
第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
-
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.（变量自身的大小）
何为对齐：放入 特定变量时 起始偏移量能整除对齐数，则成为对齐;若不对齐，调整起始偏移量至能整除对齐数。VS中默认的值为8
Linux中的默认值为4 -
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。
-
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。
-
结构体内包含数组，只需要第一个成员对齐即可
为什么存在内存对齐?
大部分的参考资料都是如是说的：
- 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。
- 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。
那在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，如何做到：
让占用空间小的成员尽量集中在一起。
//例如：
struct S1 {
char c1; //1
int i; // 4
char c2; //1
};
所以 : 1+3(调整)+4+1=9
struct S2 {
char c1;
char c2;
int i;
};
所以：1+1+2+4=8 //印证让占用空间小的成员尽量集中在一起。
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。
练习
1.
struct S1 {
char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1)); //9—>9%4!=0,所以占用空间调整为12（规则三）
struct S3 {
double d;
char c;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3)); //16
3.
结构体嵌套问题
struct S4 {
char c1; //1+7
struct S3 s3;
//结构体里面嵌套结构体 里面结构体的对齐数为其内部最大的对齐数 S3为8
//占用空间为16
double d; //8
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4)); //（1+7+16+8=32）%8==0
struct S5 {
char c1; 1+3
int a[3]; //对齐数为4，占用空间为12 //结构体内包含数组，只需要第一个成员对齐即可
double d; //8
};
（1+3+12+8）%8==0
修改默认对齐数
#pragma 这个预处理指令，可以改变我们的默认对齐数。
#include <stdio.h>
#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
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为8
struct S2 {
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
int main() { //输出的结果是什么？
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
return 0;
}
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
结构体传参
struct S {
int data[1000];
int num;
};
struct S s = {{1,2,3,4}, 1000};
//结构体传参
void print1(struct S s)
{
printf("%d\n", s.num);
}
//结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{ printf("%d\n", ps->num); }
int main()
{
print1(s); //传结构体
print2(&s); //传地址
return 0;
}
首选print2函数。
原因：
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。
结论： 结构体传参的时候，要传结构体的地址。
枚举
枚举顾名思义就是一一列举。
把可能的取值一一列举。
比如我们现实生活中：
一周的星期一到星期日是有限的7天，可以一一列举。
性别有：男、女、保密，也可以一一列举。
月份有12个月，也可以一一列举
颜色也可以一一列举。
枚举类型的定义
enum Day//星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
上定义的 enum Day是枚举类型。 {}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，一次递增1，当然在定义的时候也可以赋初值。 例如：
enum Color//颜色
{
RED=1,
GREEN=2,
BLUE=4
};
枚举的优点
可以使用 #define 定义常量，为什么非要使用枚举？
枚举的优点：
- 增加代码的可读性和可维护性
- 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。
- 防止了命名污染（封装）
- 便于调试
- 使用方便，一次可以定义多个常量
枚举的使用
enum Color//颜色
{
RED=1,
GREEN=2,
BLUE=4
};
enum Color clr = GREEN;//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。
联合（共用体）
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）。 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));
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）。
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。
比如：