C语言——自定义类型结构体、枚举、联合体

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目录

1 结构体的声明 

1.1 结构的基础知识

1.2 结构的声明

1.3 特殊的声明

1.4 结构的自引用 

1.5 结构体变量的定义和初始化

1.6 结构体内存对齐

1.7 修改默认对齐数 

2. 位段 

2.1 什么是位段

2.3 位段的跨平台问题 

 3. 枚举

3.1 枚举类型的定义

 3.2 枚举的优点

4. 联合（共用体）

4.1 联合类型的定义 

4.2 联合的特点

4.3 联合大小的计算 

---

1 结构体的声明 

1.1 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。

1.2 结构的声明

1.  
   struct tag
2.  
   {
3.  
   member-list;//成员变量
4.  
   }variable-list;//全局变量
5.  
    
6.  
   struct Stu
7.  
   {
8.  
   char name[20];
9.  
   int age;
10.  
    }s1,s2;//这里的s1和s2是全局变量
11.  
    //在局部创建变量就是全局变量
12.  
     
13.  
     
14.  
    注意：如果在结构体前面加入typedef，那么在结构体后面加入的就不是变量了，
15.  
    意思是将结构体重命名
16.  
    typedef struct Stu
17.  
    {
18.  
    char name[20];
19.  
    }Stu;//这时候就将struct Stu重命名为Stu了

1.4 结构的自引用 

练习例子：

1.  
   //练习1
2.  
   struct S3
3.  
   {
4.  
   double d;
5.  
   char c;
6.  
   int i;
7.  
   };
8.  
   printf("%d\n", sizeof(struct S3));

 

画图演示:

 

1.  
   //练习2:结构体嵌套问题
2.  
   #include<stdio.h>
3.  
   struct S3
4.  
   {
5.  
   double d;
6.  
   char c;
7.  
   int i;
8.  
   };
9.  
   struct S4
10.  
    {
11.  
    char c1;
12.  
    struct S3 s3;
13.  
    double d;
14.  
    };
15.  
    int main()
16.  
    {
17.  
    printf("%d\n", sizeof(struct S4));
18.  
    }

 

 画图演示：

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。

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：

1.  
    
2.  
   struct S1
3.  
   {
4.  
   char c1;
5.  
   int i;
6.  
   char c2;
7.  
   };
8.  
   struct S2
9.  
   {
10.  
    char c1;
11.  
    char c2;
12.  
    int i;
13.  
    };

 注：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。

1.7 修改默认对齐数 

2. 位段 

比如：

1.  
   struct A
2.  
   {
3.  
   int _a:2;
4.  
   int _b:5;
5.  
   int _c:10;
6.  
   int _d:30;
7.  
   };
8.  
   int main()
9.  
   {
10.  
    printf("%d\n", sizeof(struct A));
11.  
    return 0;
12.  
    }

 

注：一个int占32个比特位，而位段意思就是第一个int用了2个比特位，还剩30个，第二个int用5个比特位还剩25个，第三个int用10个比特位，还剩15个，而最后一个直接用一个int大小，，那么剩余15个比特位不够存了，他就会重新开辟4个字节来存放，并不会从剩余的开始存放 。（位段是没有结构体对齐的，不然就会冲突了）

 我们来看一个样例：看他在内存中是如何存放的

1.  
   //VS2019上验证：位段的内存开辟和使用
2.  
   #include<stdio.h>
3.  
   struct S
4.  
   {
5.  
   char a : 3;
6.  
   char b : 4;
7.  
   char c : 5;
8.  
   char d : 4;
9.  
   };
10.  
     
11.  
    int main()
12.  
    {
13.  
    struct S s = { 0 };
14.  
    s.a = 10;
15.  
    s.b = 12;
16.  
    s.c = 3;
17.  
    s.d = 4;
18.  
    printf("%d\n", sizeof(s));
19.  
     
20.  
    return 0;
21.  
    }

 注：vs中以小端字节序存放的，并且以十六进制存放，所以可以看出它用了三字节的空间

2.3 位段的跨平台问题 

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，但是有跨平台的问题存在。

 3. 枚举

• 枚举顾名思义就是一个一个地列举。
• 把可能的取值一个一个地列举。
• 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，可以一个一个地列举。

例如：

1.  
   enum Color//颜色
2.  
   {
3.  
   RED=1,
4.  
   GREEN=2,
5.  
   BLUE=4
6.  
   };

 3.2 枚举的优点

注意：define编译器在预处理阶段就替换掉了define定义的常量，当程序运行起来编译的时候，define已经被替换了，所以想要调试是不能调试define定义的常量的。这里不作详细介绍，小编会在预处理那篇文章做详细讲解

4. 联合（共用体）

4.1 联合类型的定义 

4.2 联合的特点

 

 从这里可以看出：联合体的成员共用一块内存的话，那么它的成员的起始地址是一样的。并且un.i存入的是11223344，un.c存入的是55，因为它共用一块空间，那么当我们以%x打印的时候，打印出来的自然就是11223355了。

4.3 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：

1.  
   union Un1
2.  
   {
3.  
   char c[5];
4.  
   int i;
5.  
   };
6.  
   union Un2
7.  
   {
8.  
   short c[7];
9.  
   int i;
10.  
    };
11.  
    //下面输出的结果是什么？
12.  
    printf("%d\n", sizeof(union Un1));
13.  
    printf("%d\n", sizeof(union Un2));

 注：根据联合体共用的性质和内存对齐的性质，算出来的自然就是8和16了。

好了小编的分享到这里就结束了，如果有什么不足的地方请大佬多多指教！！！ 

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