【学习笔记之菜Dog学C】自定义类型详解(结构体+枚举+联合)

一、结构体

  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. 结构体声明
   结构体在声明是可以不完全声明。

struct Book {
    
	char name[20];
	int price;
	char id[12];
}b4,b5,b6;//b4,b5,b6是全局的
//不完全声明，匿名结构体类型
struct {
    
	char c;
	int i;
	char ch;
	double d;
} s;
int main() {
    
	//b1,b2,b3是局部的
	struct Book b1;
	struct Book b2;
	struct Book b3;

	return 0;
}

2. 结构体自引用
   结构体自引用，结构体可以包含结构体。

struct Node {
    
	int d;
	struct Node* next;
};
int main() {
    
	struct Node n;

	return 0;
}

3. 结构体内存对齐
   3.1 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处存放；
   3.2 其他成员变量都放在某一个对齐数的整数倍的地址处；
     对齐数是编译器默认的对齐数与该成员字节的大小中较小的那一个，vs中默认的值为8；
   3.3 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;
   3.4 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。

struct S {
    
	char c;
	int i;
};
struct B {
    
	double d;
	struct S s;
	char c;
};
int main() {
    
	printf("%d\n", sizeof(struct S));
	printf("%d\n", sizeof(struct B));
	struct S s1 = {
    'x', 20};
	struct B sb = {
     3.14, {
    'x', 20}, 'q' };
	//.针对结构体变量
	//->针对结构体指针
	printf("%lf %c %d %c\n",sb.d, sb.s.c, sb.s.i, sb.c);
	return 0;
}

4. 为什么存在对齐数
   4.1 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。
   4.2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。
   结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
5. 设置默认对齐数

#pragma pack(2)
struct S {
    
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
#pragma pack()
int  main() {
    
	struct S s = {
     0 };
	printf("%d\n", sizeof(s));

	return 0;
}

6. 结构体传参
     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；
     结构体传参的时候，要传结构体的地址。

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);
}
//结构体地址传参
void print2(struct S* ps) {
    
	printf("%d\n", ps->num);
}
int main(){
    
	print1(s);  //传结构体
	print2(&s); //传地址
	
	return 0; 
 }

二、位段

1. 位段声明
   1.1位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int；
   1.2位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
2. 位段的内存分配
   2.1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；
   2.1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；
   2.3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。
3. 跨平台问题
   3.1int位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的；
   3.2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）；
   3.3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；
   3.4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。

struct A {
    
	// 4字节 - 32bit
	int _a : 2;// _a成员占2个bit位
	int _b : 5;// _b成员占5个bit位
	int _c : 10;// _c成员占10个bit位
	//15
	// 4个字节 - 32bit
	int _d : 30;// _d成员占30个bit位

};
int main() {
    
	printf("%d\n", sizeof(struct A));

	return 0;
}

三、枚举

  枚举就是把可能的取值一一列举。
  {}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，一次递增1，当然在定义的时候也可以赋初值。

enum Color {
    
	RED,//0
	CREEN,//1
	BLUE//2
};
int main() {
    
	enum Color c = BLUE;
	printf("%d\n", sizeof(c));

	printf("%d\n", RED);
	printf("%d\n", CREEN);
	printf("%d\n", BLUE);

	return 0;
}

为什么使用枚举：
  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，所以联合也叫共用体；
  联合的成员是共用同一块内存空间的，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；
  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。

int check_sys() {
    
	union U {
    
		char c;
		int i;
	}u;
	u.i = 1;
	return u.c;
}
int main() {
    
	int ret = check_sys();
	if (1 == ret)
		printf("小端\n");
	else
		printf("大端\n");

	return 0;
}

union Un1 {
    
	char c[5];
	int i;
};
union Un2 {
    
	short c[7];
	int i;
};
//下面输出的结果是什么？
printf("%d\n", sizeof(union Un1));
printf("%d\n", sizeof(union Un2));