C语言心得7（结构体+枚举+联合）

一、结构体

二、位段

三、枚举

四、联合

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一、结构体

结构是一些值得集合，这些值称为成员变量

若在分号前面输入变量，即为全局变量

结构体的自引用

自己引用自己是错误的：

struct Node
{
    int data;
    struct Node n;
};//是错误的，会报错

正确的自引用：

struct Node
{
  int data;
  struct Node* next;//指向下一个数据的指针
};//类似于数据结构的数据存放

结构体的初始化

struct S
{
  char c;
  int a;
  double d;
  char arr[20];
};

int main()
{
  struct S s = {'c',100,3.14,"hello world!"};
  printf("%c %d %lf %s\n",s.c,s.a,s.d,s.arr);
  
  return 0;
}

结构体内存对齐：

如何让计算结构体大小：

1. 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处
2. 其他成员变量要对对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处
3. 对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小 的较小值
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
5. 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其数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍

为什么存在内存对齐：

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；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，处理器需要做两次内存访问；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。

在设计结构体的时候，要满足对齐，又要节省空间，可以让占用空间小的成员尽量集中在一起，可减少空间浪费

修改默认对齐数：

#pragma pack(4)//设置默认对齐数
struct S
{
  char c1;
  double d;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认

计算结构体元素偏移量：size_t offsetof(structName,memberName)

头文件#include<stddef.h>

二、位段 - 二进制位

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（实际上只需要在位段内部，数据类型相同即可，char也可以）
2. 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字

struct A
{
  int _a:2;//需要2个bit位
  int _b:5;//需要5个bit位
  int _c:10;
  int _d:30;
};//A就是位段

位段范围不能超过 数据类型的bit大小

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，还是从右想做分配标准尚未定义
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。

总结：

跟结构相比，位段可以达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但有跨平台的问题存在

三、枚举

枚举的定义

enum week//枚举类型
{
  //枚举的可能取值
  Male,//可以强行定义Male = 2,是一个常量
  Female,
  Secret
};

我们可以使用#define定义常量，为什么非要使用枚举？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

四、联合（共用体）

联合的特征是这些成员公用同一块空间

#include <stdio.h>

union Un
{
  char c;//1字节
  int i;//4字节
};
//公用一个字节的位置
int main()
{
  union Un un;
  printf("%d\n",sizeof(un));//计算出来为4
  
  printf("%p\n",&(un.c));//以下两个地址相同
  printf("%p\n",&(un.i));
  
  return 0;
}

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，就要对齐到最大对其数的整数倍