自定义类型：结构体、联合、枚举

目录

一、⾃定义类型：结构体

1.结构体类型

1. 1结构体类型的声明

       结构体变量的创建和初始化

1.2 结构的特殊声明

1.3 结构的自引用

2. 结构体内存对齐

   ①：对齐规则

  ②：offsetof函数

   ③：为什么存在内存对⻬?

④ 修改默认对⻬数

3. 结构体传参

4. 结构体实现位段

  ①  位段

  ②  位段的内存分配

  ③  位段的跨平台问

⑤ 位段的应⽤与使⽤的注意事项

二、⾃定义类型：联合

1. 联合体类型的声明

2. 联合体的特点

​编辑

3. 相同成员的结构体和联合体对⽐

4. 联合体⼤⼩的计算

5. 联合的⼀个练习

三、自定义类型：枚举类型

1. 枚举类型的声明

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一、⾃定义类型：结构体

1.结构体类型

1. 1结构体类型的声明

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

       结构体变量的创建和初始化

#include <stdio.h>
struct Stu
{char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号
};
int main()
{//按照结构体成员的顺序初始化struct Stu s = { "张三", 20, "男", "20230818001" };printf("name: %s\n", s.name);printf("age : %d\n", s.age);printf("sex : %s\n", s.sex);printf("id : %s\n", s.id);//按照指定的顺序初始化struct Stu s2 = { .age = 18, .name = "lisi", .id = "20230818002", .sex = "⼥printf("name: %s\n", s2.name);printf("age : %d\n", s2.age);printf("sex : %s\n", s2.sex);printf("id : %s\n", s2.id);return 0;
}

或者我们打印的时候，

按照 ：printf("%s %d %s %s\n"， s1.name，sl.age, s1.sex，s1.id);

1.2 结构的特殊声明

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（//匿名结构体类型       只能使用一次）

//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掉了结构体标签（tag）。

// 在上⾯代码的基础上，下⾯的代码合法吗？

p = &x;

如：

int main()
{
p = &x;//?
return 0;
}

程序运行，不可以；会报警，编译器认为两种不同、

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。 匿名的结构体类型，如果没有对结构体类型重命名的话，基本上只能使⽤⼀次。

1.3 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不可以的。

链表的解释图：

⽐如，定义⼀个链表的节点：

struct Node
{int data;;//存放数据struct Node next;
};

这样是不正确的，因为⼀个结构体中再包含⼀个同类型的结构体变量，这样结构体变量的⼤⼩就会⽆穷的大，是不合理的。

正确的自引用方式 ：

struct Node
{ 
int data;//存放数据struct Node* next;//存放写一个节点的地址
};

在结构体⾃引⽤使⽤的过程中，夹杂了 typedef 对匿名结构体类型重命名，也容易引⼊问题，看看下⾯的代码，

接下来的代码是不行的

typedef struct
{int data;Node* next;//Node先用了，但是重命名在他之后，并在这一步并没有重新完成重命名
}Node;

Node先用了，但是重命名在他之后，在这一步并没有重新完成重命名

解决⽅案如下：定义结构体不要使⽤匿名结构体了

typedef struct Node
{int data;struct Node* next;
}Node;

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2. 结构体内存对齐

   ①：对齐规则

⾸先得掌握结构体的对⻬规则： 1. 结构体的第⼀个成员对⻬到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处 2. 其他成员变量要对⻬到某个数字（对⻬数）的整数倍的地址处。 对⻬数 = 编译器默认的⼀个对⻬数 与 该成员变量⼤⼩的较⼩值。 - VS 中默认的值为 8 - Linux中 gcc 没有默认对⻬数，对⻬数就是成员⾃⾝的⼤⼩ 3. 结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数（结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数，所有对⻬数中最⼤的）的 整数倍。 4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中最⼤对⻬数的整数倍处，结构 体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数（含嵌套结构体中成员的对⻬数）的整数倍。

//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));

  ②：offsetof函数

//宏 //offsetof  计算结构体成员相较于起始位置的偏移量 //头文件： #include <stddef.h>

计算一下s1个成员的偏移量：

再计算一下s4各成员的偏移量：

   ③：为什么存在内存对⻬?

⼤部分的参考资料都是这样说的：

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⻬。原因在于，为了访问未对⻬的内存，处理器需要作两次内存访问；⽽对⻬的内存访问仅需要⼀次访问。假设⼀个处理器总是从内存中取8个字节，则地址必须是8的倍数。如果我们能保证将所有的double类型的数据的地址都对⻬成8的倍数，那么就可以⽤⼀个内存操作来读或者写值了。否则，我们可能需要执⾏两次内存访问，因为对象可能被分放在两个8字节内存块中。 总体来说：结构体的内存对⻬是拿空间来换取时间的做法。

那在设计结构体的时候，我们既要满⾜对⻬，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

1 //例如：
2 struct S1
3 {
4 char c1;
5 int i;
6 char c2;
7 };
8
9 struct S2
10 {
11 char c1;
12 char c2;
13 int i;
14 };

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。

④ 修改默认对⻬数

#pragma 这个预处理指令，可以改变编译器的默认对⻬数。

#include <stdio.h>
#pragma pack(1)//设置默认对⻬数为1
struct S
{char c1;int i;char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的对⻬数，还原为默认
int main()
{//输出的结果是什么？printf("%d\n", sizeof(struct S));return 0;
}

结构体在对⻬⽅式不合适的时候，我们可以⾃⼰更改默认对⻬数

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3. 结构体传参

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 没有   print2 函数好

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 。

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4. 结构体实现位段

位段是基于结构体的，结构体拥有实现位段的能⼒。

  ①  位段

位段的声明和结构是类似的，有两个不同： 1. 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 或char，在C99中位段成员的类型也可以选择其他类型。 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;//2表示bit位为2int _b:5;//bit位有5位int _c:10;    //2+5+10+30=47   一共47个比特位int _d:30;    //打印为8字节
};
//注意  
//变量名：
//1.数字、名称、下划线
//2.开头不能为数字

注意  ： 变量名： //1.数字、名称、下划线 //2.开头不能为数字

我们打印：

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

A就是⼀个位段类型。

那位段A所占内存的⼤⼩是为8字节

对比一下正常情况，不用位段：

  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 等类型 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。

接下来的实现仅在vs情况下。

//⼀个例⼦
struct S
{char a:3;char b:4;char c:5;char d:4;
};
struct S s = {0};
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;
//空间是如何开辟的？

我们再详细解释一下：

     

内存中的存储方式更显而易见：   

  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： 跟结构相⽐，位段可以达到同样的效果，并且可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。

注意：         int - 4个字节 - 32bit                 但是在16位的机器上         int - 2个字节 - 16bit

⑤ 位段的应⽤与使⽤的注意事项

应用：

下图是⽹络协议中，IP数据报的格式，我们可以看到其中很多的属性只需要⼏个bit位就能描述，这⾥使⽤位段，能够实现想要的效果，也节省了空间，这样⽹络传输的数据报⼤⼩也会较⼩⼀些，对⽹络的畅通是有帮助的。

打印"呵呵"

位段使⽤的注意事项：

位段的⼏个成员共有同⼀个字节，这样有些成员的起始位置并不是某个字节的起始位置，那么这些位置处是没有地址的。内存中每个字节分配⼀个地址，⼀个字节内部的bit位是没有地址的。 所以 不能对位段的成员使⽤&操作符 ，这样就不能使⽤scanf直接给位段的成员输⼊值，只能是先输⼊放在⼀个变量中，然后赋值给位段的成员。

struct A
{int _a : 2;int _b : 5;int _c : 10;int _d : 30;
};
int main()
{struct A sa = {0};scanf("%d", &sa._b);//这是错误的//正确的⽰范int b = 0;          //先初始化一个变量scanf("%d", &b);    //再赋值给它sa._b = b;          //再把这个变量赋值给它return 0;
}

二、⾃定义类型：联合

1. 联合体类型的声明

像结构体⼀样，联合体也是由⼀个或者多个成员构成，这些成员可以不同的类型。 但是编译器只为最⼤的成员分配⾜够的内存空间。联合体的特点是所有成员共⽤同⼀块内存空间。所以联合体也叫：共用体。 给联合体其中⼀个成员赋值，其他成员的值也跟着变化。

#include <stdio.h>
//联合类型的声明
union Un
{char c;int i;
};
int main()
{//联合变量的定义union Un un = {0};//计算连个变量的⼤⼩printf("%d\n", sizeof(un));return 0;
}

输出的结果：

1 4

​​​​​​​

2. 联合体的特点

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）。

//代码1
#include <stdio.h>
//联合类型的声明
union Un
{char c;int i;
};
int main()
{//联合变量的定义union Un un = {0};// 下⾯输出的结果是⼀样的吗？printf("%p\n", &(un.i));printf("%p\n", &(un.c));printf("%p\n", &un);return 0;
}

输出的结果：

001AF85C
001AF85C
001AF85C

联合体的成员在共用同一块空间的所以: 联合体也叫共用体

​​​​​​​

//代码2
#include <stdio.h>
//联合类型的声明
union Un
{char c;int i;
};
int main()
{//联合变量的定义union Un un = {0};un.i = 0x11223344;un.c = 0x55;printf("%x\n", un.i);return 0;
}

输出的结果：

11223355

代码1输出的三个地址⼀模⼀样，代码2的输出，我们发现将i的第4个字节的内容修改为55了。

我们仔细分析就可以画出，un的内存布局图。

3. 相同成员的结构体和联合体对⽐

对⽐⼀下相同成员的结构体和联合体的内存布局情况。

结构体：

struct S
{char c;int i;
};
struct S s = {0};

union Un
{char c;int i;
};
union Un un = {0};

4. 联合体⼤⼩的计算

• 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⻬数的整数倍的时候，就要对⻬到最⼤对⻬数的整数倍。

#include <stdio.h>
union Un1
{char c[5];int i;
};
union Un2
{short c[7];int i;
};
int main()
{//下⾯输出的结果是什么？printf("%d\n", sizeof(union Un1));//8printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16return 0;
}

使⽤联合体是可以节省空间的，

​​​​​​​举例：

⽐如，我们要搞⼀个活动，要上线⼀个礼品兑换单，礼品兑换单中有三种商品：图书、杯⼦、衬衫。

每⼀种商品都有：库存量、价格、商品类型和商品类型相关的其他信息。

图书：书名、作者、⻚数

杯⼦：设计

衬衫：设计、可选颜⾊、可选尺⼨

那我们不耐⼼思考，直接写出⼀下结构：

struct gift_list
{//公共属性int stock_number;//库存量double price; //定价int item_type;//商品类型//特殊属性char title[20];//书名char author[20];//作者int num_pages;//⻚数char design[30];//设计int colors;//颜⾊int sizes;//尺⼨
};

上述的结构其实设计的很简单，⽤起来也⽅便，但是结构的设计中包含了所有礼品的各种属性，这样使得结构体的⼤⼩就会偏⼤，⽐较浪费内存。因为对于礼品兑换单中的商品来说，只有部分属性信息是常⽤的。

⽐如：

商品是图书，就不需要design、colors、sizes。

所以我们就可以把公共属性单独写出来，剩余属于各种商品本⾝的属性使⽤联合体起来，这样就可以介绍所需的内存空间，⼀定程度上节省了内存。

struct gift_list
{int stock_number;//库存量double price; //定价int item_type;//商品类型union{struct{char title[20];//书名char author[20];//作者int num_pages;//⻚数}book;struct{char design[30];//设计}mug;struct{char design[30];//设计int colors;//颜⾊int sizes;//尺⼨}shirt;}item;
};

5. 联合的⼀个练习

​​​​​​​

写⼀个程序，判断当前机器是⼤端？还是⼩端？

int check_sys()
{union{int i;char c;}un;un.i = 1;return un.c;//返回1是⼩端，返回0是⼤端
}

第一种方法：

第二种方法：

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三、自定义类型：枚举类型

1. 枚举类型的声明

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