学C的第三十天【自定义类型：结构体、枚举、联合】

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相关代码gitee自取：C语言学习日记: 加油努力 (gitee.com)

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接上期：

学C的第二十九天【字符串函数和内存函数的介绍（二）】_高高的胖子的博客-CSDN博客

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1 . 结构体

（1）. 结构体的基础知识：

             

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。

                     

---

                    

（2）. 结构体的声明：

                

struct tag         

{                        

                member - list;

}variable - lest;

                 

                  

struct  --  结构体标签

tag  --  自定义结构名

 member - list  --  成员列表

variable - lest  --  结构体变量列表

                     

实例：

                     

---

                    

（3）. 特殊的声明：

              

匿名结构体：在声明结构时，可以不完全地声明，即声明时省略掉了结构体标签（tag）

                     

实例：

                     

---

                    

（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（类似递归？）

                

实例：

                     

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（5）. 结构体变量的定义和初始化：

                

两种 定义 实例：

                 

两种 初始化 实例：

                 

结构体成员列表包含另一个结构体 实例：

                     

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（6）. 结构体内存对齐(重点)：

              

运用于计算结构体大小

           

           

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 两者中的较小值。
• VS中默认的值为8，Linux中没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小

                     

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。

示例：

                   

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。

示例：

           

           

需要内存对齐的原因：

             

（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。

在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间；

让占用空间小的成员尽量集中在一起。

                     

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（7）. 修改默认对齐数：

                

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。

使用 #pragma 预处理指令，修改默认对齐数

示例：

                 

---

                    

（8）. 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，会导致性能的下降。

所以结构体传参的时候，最好传结构体的地址。

示例：

            

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2 . 位段（位域）

（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。

            

这个数字指这个成员变量所占的二进制位数，

限定该成员变量的空间，节省内存。

             

位段的大小为所有的“数字”相加后所需字节数，

如果不够字节存储，则加一个单位的字节。

示例：

                     

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（2）. 位段的内存分配：

                 

• 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
• 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。
• 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。

                     

示例：

                     

---

                    

（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，如果写成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。

                     

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（4）. 位段的运用：

              

在网络底层的实现中，

在对数据进行包装时的结构就是使用了位段这种形式来分装的。

           

（ip数据包的格式：）

            

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3 . 枚举

枚举顾名思义 一一 列举

把可能的取值列出来 一一 列举

           

比如我们现实生活中：

一周的星期一到星期日是有限的7天，可以一一列举

性别有：男、女、保密，也可以一一列举

月份有12个月，也可以一一列举

           

这时就可以使用枚举了。

           

（1）. 枚举类型的定义：

            

下列示例定义的 enum Color 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，

当然在声明枚举类型的时候也可以赋初值。

              

示例：

                     

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（2）. 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

3. 只能拿枚举常量给枚举变量赋值，不会出现类型的差异

3. 便于调试

4. 使用方便，一次可以定义多个常量

            

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4 . 联合（共用体）

（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同一块空间（所以联合也叫共用体）。

                     

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（2）. 联合的特点：

        

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。

              

示例：

（因为联合体成员都共用一个空间，所以同一时间只能使用一个联合体成员）

                     

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（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。

              

示例：