在學習C語言的時候，它有很多的自定義類型，例如：結構體，枚舉，聯合。。。
這些類型在我們的日常使用的時候，或多或少的都會遇見到，下面就係統的介紹一下這幾種類型。
一.結構體
1.結構體類型的聲明：通俗點來說，結構就是一些值的集合，這些值稱爲成員變量，結構體的每個成員可以是不同類型的成員變量。
如下所示：
struct goods
{
char name[20] //商品的名字
int size; //商品的大小
char id[20]; //商品的編號
};
結構體使用的時候也可以省略掉結構體的標籤
struct
{
int a;
char c;
float f;
}name;
2.結構體自引用的書寫形式
struct Node
{
int data;
Node* next; //這裏必須加上*因爲這是一個指針
};
也可以寫成下面這樣的代碼
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
3.結構體變量的定義和初始化
struct point
{
int x;
int y;
}p1;
struct point p1 = {x,y};
struct Node
{
int data;
struct point p;
struct Node* next;
}n1 = {10,{4,5},nullptr}; //結構體嵌套初始化
strcut Node n2 = {20,{5,6},nullptr};
4.結構體內存對齊
當我們計算結構體的大小的時候，就必須要運用內存對齊規則
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S3)); //16
printf("%d\n", sizeof(struct S4)); //32
system("pause");
return 0;
}
5.結構體傳參
struct S
{
int data[1000];
int num;
};
struct S s = {{1,2,3,4},10000};
void Print(struct S* ps)
{
std::cout << printf("%d\n",ps->num);
}
int main()
{
Print(&s); //傳地址
}
//在這裏爲什麼要傳地址呢？
//因爲在函數傳參的時候，參數是需要進行壓棧的，如果傳遞給一個結構體對象的時候，
//結構體過大，參數壓棧的系統開銷比較大，所有會導致性能的下降。
//所以結構體傳參的時候要傳地址。
6.位段
- 1.什麼是位段？
位段的聲明和結構體是類似的，但是也有不同之處，主要有兩點。 - （1）.位段的成員必須是int，unsigned int 或者 signed int。
- （2）.位段的成員名後面有一個冒號和一個數字。
如下所示：
struct A
{
int a:2;
int b:5;
int c:10;
int d:30;
};
//A就是一個位段，那麼位段A的大小是多少呢？
printf("%d\n",sizeof(struct A));
- 2.位段的內存分配
- （1）位段的成員可以是int，unsigned int ，signed int 或者是char類型。
- （2）位段的空間是按照需要以4個字節（int）或者1個字節（char）的方式來進行開闢的。
- （3）位段涉及很多不確定因素，位段是不跨平臺的，主要可移植程序應該避免使用位段。
C語言標準規定，位域的寬度不能超過它所依附的數據類型的長度。通俗地講，成員變量都是有類型的，這個類型限制了成員變量的最大長度，:後面的數字不能超過這個長度。
C語言標準還規定，只有有限的幾種數據類型可以用於位域。在 ANSI C 中，這幾種數據類型是 int、signed int 和 unsigned int（int 默認就是 signed int）；到了 C99，_Bool 也被支持了。
但編譯器在具體實現時都進行了擴展，額外支持了 char、signed char、unsigned char 以及 enum 類型，所以上面的代碼雖然不符合C語言標準，但它依然能夠被編譯器支持。
- 3.位段的跨平臺問題
- （1）int 位段被當成有符號數還是無符號數是不確定的。
- （2）位段中最大位的數目不能確定（16位機器最大爲16，32位機器最大爲32）
- （3）位段中的成員在內存中是從左往右分配，還是從右往左分配不能確定。
- （4）當一個結構包含兩個位段的時候，第二個位段比第一個位段要大，無法容納第一個位段的時候，是捨棄第一個位段，還是利用，這是不能確定的。
二.枚舉
1.枚舉類型的定義
enum Day//星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fir,
Sat,
Sun
};
//上述定義的就是一個枚舉類型，{}中的內容是枚舉類型的可能用值，也叫做枚舉常量
//這些在取值都是有值的，默認是從1開始，一次遞增1，當然在定義的時候可以副賦初值。
enum Color
{
Red = 1,
Green = 2,
Blue = 4
};
2.枚舉的優點
- 1.增強代碼的可讀性和可維護性
- 2.和#define定義的標識符比較枚舉有類型檢查，更加嚴謹
- 3.防止了命名污染
- 4.便於調試
- 5.使用方便，一次可以定義多個常量。
3.枚舉的使用
enum Color
{
Red = 1;
Green = 2;
Blue = 4
};
enum Color clr = Green;//只能拿枚舉常量給枚舉變量賦值，纔不會出現類型的差異
三.聯合（共用體）
1.聯合的定義
聯合是一種特殊的自定義類型，這種類型定義的變量也包含一系列的成員，特徵是這些成員共用一塊空間（所以聯合也叫共用體）
例如：
union Un
{
char c;
int i;
};
union Un u;
printf("%d\n",sizeof(u));//4
2.聯合的特點
聯合的成員是公用同一塊內存空間的，這樣一個聯合變量的大小，至少是最大成員的大小。
union Un
{
char c;
int i;
};
union Un u;
printf("%d\n", &(u.i));
printf("%d\n", &(u.c));
u.i = 0x11223344;
u.c = 0x55;
printf("%x\n", u.i);
3.聯合大小的計算
- 1.聯合的大小至少是最大成員的大小
- 2.當最大成員大小不是最大對齊數的整數倍的時候，就要對齊到最大對齊數的整數倍。
union Un1
{
char c[5];
int i;
};
union Un2
{
short c[7];
int i;
};
//下面輸出的結果是什麼？
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(union Un1));//8
printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16
system("pause");
}
面試題：
1.結構體的內存對齊規則：
- 1.第一個成員在與結構體變量偏移量爲0的地址處。
- 2.其他成員變量要對齊到某個數字（對齊數）的整數倍的地址處
對齊數 = 編譯器默認的一個對齊數與該成員大小的較小值
vs中默認的值是8，Linux中默認的值是4 - 3.結構體總大小爲最大對齊數（每個成員變量都有一個對齊數）的整數倍。
- 4.如果嵌套了結構體的情況，嵌套的結構體對齊到自己的最大對齊數的整數倍處，結構體的整體大小就是所有最大對齊數的整數倍。（包含嵌套結構體的對齊數）
2.爲什麼存在內存對齊？
- 1.平臺原因（移植原因）：不是所有的硬件平臺都能訪問任意地址上的任意數據，某些硬件平臺只能在某些地址處取某些特定類型的數據，否則會拋出硬件異常。
- 2.性能原因：數據結構（尤其是棧）應該儘可能地在自然邊界上對齊。原因在於，爲了訪問未對齊的內存，處理器需要做兩次內存訪問，而對齊的內存訪問僅需要一次訪問。
總體來說：結構體的內存對齊是拿空間換時間的做法。
我們在設計結構體的時候，既要滿足內存對齊，又要節省空間，所以應該讓佔用空間小的成員集中在一起。
3.設計結構體的時候，既要滿足內存對齊，又要節省空間，又該如何？
- 1.讓佔用空間小的成員儘量集中在一起。
struct S1 //12
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2 //8
{
char c1;
char c2;
int i;
}
S1和S2類型的成員一模一樣，但是S1和S2所佔空間的大小有了一些區別
- 2.修改默認對齊數
#pragma pack(5)
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()
#pragma pack(1)
struct S2
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()
int main()
{
std::cout << sizeof(struct S1) << std::endl;
std::cout << sizeof(struct S2) << std::endl;
system("pause");
return 0;
}
4.寫一個宏，計算結構體中某變量相對於首地址的偏移，並給出證明
#define FIND(student, e) (size_t)&(((student*)0) - >e)
struct student
{
int a;
int b;
char c[30];
int d;
};
int main()
{
FIND(student, a); //等於0
FIND(student, b）;//等於4
}
- (student*)0 //表示將常量0強制轉化爲student*型指針所指向的地址,當然也可以x，只是到最後還要減去這個x的值
- ((student*)0)->e 表示在0地址處的結構體student的成員e
- &(((student*)0)- >e)//表示取結構體指針(student*)0的成員e的地址,因爲該結構體的首地址爲0,所以其實就是得到了成員e距離結構體首地址的偏移量.
- (size_t)//是一種數據類型,爲了便於不同系統之間移植而定義的一種無符號型數據,一般爲unsigned int