结构体联合体枚举和位段

c中有内置类型，也有自定义类型
自定义类型有：结构体 联合体 枚举
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。
就像之前学过的数组一样：一组相同类型元素的集合

结构体

结构体类型的声明

struct是关键字
比如描述一个学生的信息
只是创建了结构体类型
分号不能丢

struct Stu//Stu结构体名字
{
char name[20];//结构体成员}s1,s2;//s1，s2是全局变量

全局还是局部取决于是在主函数之内还是之外

特殊的声明

在声明结构的时候，可以不完全的声明。
匿名结构体类型

struct
{
char name[20];//结构体成员
}s1,s2

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;
//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &x

会报警告，因为会认为两个结构体空间不一样
非法

结构的自引用

结构体不能包含同结构体类型
能包括同结构体类型指针
比如设置链表的节点

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

链表就是用指针像链条一样把数据穿起来
数据结构会学

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

typedef需要结构体存在才能重新定义
而Node还没创建，就已经用上了
先有鸡还是先有蛋的问题~

//`解决方案`：
typedef struct Node
{int data;struct Node* next;
}Node;

这时候Node=struct Node

结构体变量的定义和初始化

像上面的s1 s2 Node就是定义的变量
声明类型的同时定义变量
struct Stu p2; //定义结构体变量p2
初始化

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 = {x, y};
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};结构体嵌套初始化

打印

.操作符直接访问
->间接访问

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#if 0
struct Stu
{//结构体成员char name[18];int age;double score;};
void set_stu(struct Stu* ps)//结构体指针变量
{strcpy(ps->name, "chenyanan");//ps->name和（*ps）.name是一样的ps->age = 18;ps->score = 100.0;
}
void print_stu(struct Stu s)
{printf("%s %d %lf\n", s.name, s.age, s.score);//.操作符 结构对象.成员
}
int main()
{struct Stu s = { 0 };//类型+变量名即s是结构体的对象set_stu(&s);//形参和实参的形式不同，如果（s），实参未改变，应传递地址print_stu(s);return 0;
}

结构体内存对齐

计算偏移量

头文件include<stddef.h>

struct S3
{double d;char c;int i;
};struct S2
{char c1;struct S3 s3;double d;
};
int main()
{printf("%d\n", offsetof(struct S2, c1));//0printf("%d\n", offsetof(struct S2, s3));//8printf("%d\n", offsetof(struct S2, d));//24printf("%d\n", sizeof(struct S2));//32
}

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。
最大对齐数是8

为什么要内存对齐

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。
   提高效率
   静态区栈区也是同样的储存规则

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

默认最大对齐数可以修改
#pragma pack(对齐数)
但不要乱改

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(s);  //传结构体print2(&s); //传地址return 0;
}

首选print2
传值调用会压栈，开辟一个大空间接收数据
效率低，性能下降
传址空间小，地址4/8个字节
传结构体的地址

结构体实现位段（位段的填充&可移植性）

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 。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

struct A
{int _a:2;//_a分配2个biteint _b:5;int _c:10;int _d:30;
};

位段用来节省空间

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。

struct A
{int _a:2;//_a分配2个byteint _b:5;int _c:10;//15//开辟四个字节32个byteint _d:30;
};

47byte
int 4个字节 32byte
不够用再拿四个字节
会用完剩下的15个byte还是用新开辟的byte？

一个例子

struct S
{char a:3;char 8个byte剩下5char b:4;剩1char c:5;开辟一个字节，是会把1byte用掉在用新开辟的byte呢？还是会浪费掉呢？若浪费打印的是3个字节，没浪费打印2个字节char d:4;
};int main()
{
printf("%d\n",sizeof(struct S)):
return 0;
}

不够字节后，接下来用的是新开辟的空间

空间如何开辟

大小端是超过一个字节，内存存放顺序的问题

这是在VS2022中的

位段的跨平台问题

总结

跟结构体相比，位段能达到同种效果，且能节省空间，但有跨平台问题，解决就是要能针对不同平台写不同的代码

位段的应用

在网络里传输数据的时候运用

基于网络协议写出来的网络编程是可以通信的
ip协议

枚举

枚举类型的定义

通过关键字enum来定义
基本语法

enum 枚举名{
成员1=值1;
成员2=值2;
...
成员n=值n;
};

枚举成员可以是任意标识符
但值必须是整数
作用域在定义的文件内
若想要在其他文件内使用需要包含枚举的头文件
没有指定值，那默认第一个枚举成员的值为0
这里的enum没有存储到内存中，相当于是模板图纸，使用了才会有内存的空间分配

枚举的优点

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。
   宏在预处理阶段就把值进行了替换，在可执行文件中看到的也是替换之后的值，不便于观察
3. 便于调试
4. 使用方便，一次可以定义多个常量

枚举的使用

enum Color
{
red=1;
green=3;
orange=6;
};
int main()
{
//使用枚举类型变量
enum Color color;
//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。
color=red;
//不能color=1;
}

常用在需要设置特定顺序的常量值时 ，比如星期，月份，方向等

联合体

联合类型的定义

包含一系列的成员，共用同一块内存空间->共用体

联合的特点

地址相同

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
union Un
{char a;int i;}u;
int main()
{printf("%zd\n", sizeof(u));printf("%p\n", &u);printf("%p\n", &(u.i));printf("%p\n", &(u.a));return 0;
}

在同一块内存中存储不同类型
不能同时用，改变一个也会改变另一个

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。

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));8
printf("%d\n", sizeof(union Un2));16