目录
一.结构体struct
结构体的声明
结构体的自引用
结构体的定义和初始化
结构体的内存对齐
修改默认对齐数
offsetof宏
结构体传参
二.位段
位段的定义
位段的内存分配
位段的跨平台问题
三.枚举enum
枚举的定义
枚举的有点
枚举enum与#define的区别
四.联合（共用体）union
联合的定义
联合的特点
联合union的大小端
联合大小的计算
五.下一站
下面开始本节的内容
一.结构体struct
定义
结构是一些值的集合，为成员变量。
结构的每个成员可以是不同类型的变量。
结构体的声明
struct tag
{
member -list;
}variable-list;
实例
#include<stdio.h>
struct S
{
const 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;
}
结构体的自引用
在链表中需要自己用到的就是结构体的自引用
实例
//创建链表节点
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
结构体变量的定义和初始化
实例
嵌套型结构体
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
单类型结构体
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};
多类型结构体
struct Stu //类型声明
{
char name[15];//名字
int age; //年龄
};
struct Stu s = {"lisi", 22};//初始化
结构体的内存对齐
定义
struct中的各成员变量的存储地址有一套对齐的机制（让CPU能够更舒服地访问变量）。
总的来说就是：拿空间换取时间的说法。
对齐原则
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
VS中默认的值为8
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。
原因
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。
实例
#include<stdio.h>
struct S1
{
char c1;
int a;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int a;
};
int main()
{
struct S1 s1 = { 0 };
struct S2 s2 = { 0 };
printf("%d\n", sizeof(s1));
printf("%d\n", sizeof(s2));
return 0;
}
解释
c1 | c2 | c2 | c2 | c2 | c3 |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
第一个成员c1在与结构体变量偏移量为0的地址处
对于c2它的对齐数为4（int大小为4，小于平台默认值8），
该变量要对齐到偏移量为4的倍数处，即从偏移量为4的位置开始存放
对于c3（char类型的对齐数为1，正数都为1的倍数），从偏移量为9的位置开始放
该结构体的总大小须为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）
（这里也就是4）的整数倍，故为12（已经占用了9个字节）
修改默认对齐数
#pragma pack()
在程序中可以使用#pragma pack()预处理来修改默认对齐数
#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1
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;
}
offsetof宏
计算结构体中某变量相对于首地址的偏移，并给出说明
示例
#include <stdio.h>
#include<stddef.h>
struct S
{
char c;
int i;
double d;
};
int main()
{
printf("%d\n", offsetof(struct S, c));
printf("%d\n", offsetof(struct S, i));
printf("%d\n", offsetof(struct S, d));
return 0;
}
结构体传参
struct S
{
int a;
char c;
double d;
};
void init(struct S* ps)
{
ps->a = 100;
ps->c = 'z';
ps->d = 3.14;
}
void print1(struct S tmp)//传值
{
printf("%d,%c,%lf\n", tmp.a, tmp.c, tmp.d);
}
void print2(struct S *ps)//传地址
{
printf("%d,%c,%lf\n", ps->a,ps->c,ps->d);
}
int main()
{
struct S s = { 0 };
init(&s);
print1(s);
print2(&s);
return 0;
}
两者结果都是相同的，但是我更推荐结构体传地址
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。
二.位段
位段的定义
定义：和结构体的定义类似。
位段的成员必须是int，unsigned int。signed int.
位段的成员后边必须要有一个冒号和一个数字。
struct A
{
int a : 2;
int b : 5;
};
位段的内存分配
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
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
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
struct S
{
int a : 2;
int b : 5;
int c : 10;
int d : 30;
};
int main()
{
struct S s;
printf("%d\n", sizeof(s));
return 0;
}
位段的跨平台问题
存在问题
int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的
位段中最大位的数目不能确定
（例如：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
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
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。
结构
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，但是有跨平台的问题存在。
三.枚举enum
枚举的定义
枚举是一个集合（可以一一列举的类似元素）
(枚举成员)是一些命名的整型常量（元素之间用逗号隔开）
enum Day
{
mon;
tues;
wed;
thur;
};
enum day是枚举类型
mon tues wed thur 是枚举的可能取值
实例
enum Day
{
mon,
tues,
wed,
thur,
};
int main()
{
//enum Day d = mon;
printf("%d%d%d%d\n", mon, tues, wed, thur);
return 0;
}//输出结果0123
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enum与#define的区别
作用的时期：
#define是在预处理阶段直接进行替换，并且不进行类型检查，
枚举则是在程序运行之后才起作用
储存位置：
枚举则是在程序运行之后才起作用
枚举常量存储在数据段的静态存储区里
赋值类型：
#define可以赋值多种类型数据
枚举变量的大小只能为整型数据（例如：0、1、2…）
（enum当我们不主动对它进行赋值时，第一个枚举成员的默认值为整型的0，
后续枚举成员的值在前一个成员上加1，#define则不会）
使用定义：
#define宏一次只能定义一个
枚举可以一次定义大量相关的常量
调试：
一般在编译器里，可以调试枚举常量，但是不能调试宏常量
定义类型：
枚举量具有类型，宏没有类型；枚举常量属于常量，宏定义不是常量
四.联合（共用体）union
联合的定义
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（所以联合也叫共同体）。
示例
union un
{
char c;
int i;
};
联合的特点
联合变量的大小：
联合的成员是共用同一块内存空间的，所以联合变量至少是最大成员的大小
（联合至少得有能力保存最大的那个成员）
union un
{
char c;
int i;
};
int main()
{
union un u;
printf("%d\n", sizeof(u));
return 0;
}
联合union的大小端
实例
面试题：计算当前计算机的大小端
int sys()
{
int a = 1;
return *(char*)&a;
}
int main()
{
int a = 1;
int ret = sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}
int sys()
{
union un
{
char c;
int i;
}u;
u.i = 1;
return u.c;
//int a = 1;
//return *(char*)&a;
}
int main()
{
int a = 1;
int ret = sys();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}
联合大小的计算
联合的大小至少是最大成员的大小。
当最大成员的大小不是最大对齐数的整数倍的时候，就要对齐最大对齐数的整数倍。
实例
union un
{
int i;
char arr[5];
};
int main()
{
union un u;
printf("%d\n", sizeof(u));
return 0;
}
五.下一站
大路走尽还有小路，只要不停地走，就有数不尽的风光。
本章完
