自定义类型

1.结构体

1.结构体声明

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结构体的内存对齐

1.7修改默认对齐数

1.8结构体传参

2.位段

2.1什么是位段

2.2位段的内存分配

2.3位段的跨平台问题

2.4位段的应用

3.枚举

3.1枚举类型的定义

3.2枚举的优点

3.3枚举的使用

4.联合（共用体）

1.结构体

1.结构体声明

1.1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。

1.2结构的声明

struct tag
{member-list;
}variable-list;

例如描述一个学生：

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

1.3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;

警告：

编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型。

所以是非法的。

1.4结构的自引用

在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？

//代码1
struct Node
{int data;struct Node next;
};
//可行否?
//如果可以，那sizeof(struct Node)是多少?

正确的自引用方式:

//代码2
struct Node
{int data;struct Node* next;
};

注意：

//代码3
typedef struct
{int data;Node* next;
}Node;
//这样写代码，可行否?//解决方案
typedef struct Node
{int data;struct Node* next;
}Node;

1.5结构体变量的定义和初始化

有了结构体，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 = { 1,2 };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struct Node n2 = { 20,{5,6},NULL };

1.6结构体的内存对齐

我们已经掌握了结构体的基本使用了。

现在我们深入探讨一个问题：计算结构体的大小。

这也是一个特别热门的考点：结构体内存对齐

//练习1
struct S1
{char c1;int i;char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));//练习2
struct S2
{char c1;char c2;int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));//练习3
struct S3
{double d;char c;int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));//练习4 - 结构体嵌套问题
struct S4
{char c1;struct S3 s3;double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));

考点

如何计算？

首先得掌握结构体的对齐规则：

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

3. 结构体总大小为最大对齐数（每个成员都有一个对齐数）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。

为什么存在内存对齐？

大部分的参考资料都是如果说的：

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，而对齐的内存仅需访问一次。

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

S1和S2类型一模一样，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

之前我们见过了#pragma这个预处理指令，这里我们再次使用，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;
}

结论：

结构在对齐方式不合适的时候，我们可以自己更改默认对齐数。

1.8结构体传参

直接上代码：

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);
}
void print1(struct S* ps)
{printf("%d\n", ps->num);
}int main()
{printf(s);//传值printf(&s);//传址return 0;
}

上面的print1和print2函数哪个好些？

答案是：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，参数压栈的系统开销比较大，所以会导致性能的下降。

讨论：

结构体传参的时候，要传结构体的地址。

2.位段

2.1什么是位段

位段的声明和结构体是类似的，有两个不同：

1.位段的成员必须是int、unsigned int或signed int。

2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

比如：

struct A
{int _a : 2;int _b : 5;int _c : 10;int _d : 30;
};

A就是一个位段类型

那位段A的大小是多少？

printf("%d\n",sizeof(struct A));

2.2位段的内存分配

1.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

2.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。

3.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。

2.3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，还是从右向左分配标准尚未定义。

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：

跟结构体相比，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。

2.4位段的应用

3.枚举

3.1枚举类型的定义

enum Day//星期
{Mon,Tues,Wed,Thur,Fri,Sat,Sun
};
enum Sex//性别
{MALE,FEMALE,SECRET
};
enum Color//颜色
{RED,GREEN,BLUE
};

以上定义的enum Day,enum Sex,enum Color都是枚举类型。

{}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，依次递增1，当然是在定义的时候也可以赋初值

例如：

enum Color
{RED = 1,GREEN = 2,BLUE = 4
};

3.2枚举的优点

为什么使用枚举？

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，一次可以定义多个变量

3.3枚举的使用

enum Color
{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
clr = 5;//OK?

4.联合（共用体）

4.1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;
//计算两个变量的大小
printf("%d\n", sizeof(un));

4.2联合的特点

联合的成员是共用一块内存空间的，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）。

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