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1.结构体
结构体类型声明
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。
//描述一个学生的结构体声明
struct stu
{
char name[20];
int age;
char sex[5];
char id[20];
};
特殊的声明
1.匿名结构体类型``
struct
{
int a;
char b;
};
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}a[20], * p;
//p=&x; 这种代码是不合法的，因为编译器会将上面的两个声明当成两个完全不同的类型
//所以是非法的
结构的自引用
错误的自引用
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
//可行否？ 不合法的
//如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？ 无法计算
正确的自引用方式
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
结构体变量的定义和初始化
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
结构体内存对齐
在计算结构体的所占内存大小的时候，要考虑到结构体内存对齐问题
结构体内存对齐的规则
- 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
- 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 该成员大小的较小值。
VS中默认的值为8 - 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。
- 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。
例题练习
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1));//12
return 0;
}
嵌套类型结构体类型例题
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S4)); //32
return 0;
}
为什么存在内存对齐?
大部分的参考资料都是如是说的：
-
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。 -
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，我们如何做到既满足对齐，又要节省空间呢？
让占空间小的成员尽量集中在一起
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
修改默认对齐数的预指令 #pragma
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S2
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
int main()
{
//输出的结果是什么？
printf("%d\n", sizeof(struct S2)); //6
}
结构体传参
结构体传参的两种方式
1.传结构体
2.传结构体变量地址
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;
}
以上的print1和print2函数都可以访问结构体，但print2更好些
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：
结构体传参时，传结构体的地址
结构体实现位段
1.位段的成员必须是 int unsigned int signed int 或者是 char （属于整形家族）类型
2.``位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
};
A就是一个位段类型
struct S
{
char a:3;
char b:4;
char c:5;
char d:4;
};
S是一个位段类型
注：冒号后面的数字是指为变量所分配的空间，以bit为单位
例如：
在S中，为a分配3个比特位的空间
3.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。
4. 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。
空间的开辟：
位段的跨平台问题
- int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
- 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。
- 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。
- 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。
结论：
跟结构相比，位段可以达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台问题
2.枚举
枚举顾名思义就是一一例举
把可能的值一一例举
枚举类型的定义
enum Day//星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
enum Sex//性别
{
MALE,
FEMALE,
SECRET
}；
enum Color//颜色
{
RED,
GREEN,
BLUE
};
以上定义的 enum Day ， enum Sex ， enum Color 都是枚举类型。
{}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，一次递增1，当然在定义的时候也可以赋初值。
例如：
enum Color//颜色
{
RED=1,
GREEN=2,
BLUE=4
};
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：
- 增加代码的可读性和可维护性
- 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。
- 防止了命名污染（封装）
- 便于调试
- 使用方便，一次可以定义多个常量
枚举的使用
enum Color//颜色
{
RED=1,
GREEN=2,
BLUE=4
};
enum Color clr = GREEN;//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。
3.联合zhe
联合体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，特征是这些成员共用同一块空间。
例如：
联合类型的定义
//联合类型的声明
union Un
{
char c;
int i;
};
//联合变量的定义
union Un un;
//计算联合变量的大小
printf("%d\n", sizeof(un));//4
联合的特点
联合的成员是共用一块内存空间的，这样联合变量的大小，至少是最大成员的大小。
union Un
{
int i;
char c;
};
int main()
{
union Un un;
// 下面输出的结果是一样的吗？
printf("%d\n", &(un.i));
printf("%d\n", &(un.c));
//下面输出的结果是什么？
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%x\n", un.i);
return 0;
}
面试题：
计算当前计算机的大小端存储
利用联合来判断的方法
int main()
{
union Un
{
char c;
int i;
};
union Un un;
un.i = 1;
if (un.c == 1)
{
printf("小端存储\n");
}
else
{
printf("大端存储\n");
}
}
2.利用指针的方式
int nu()
{
int a = 1;
return *(char*)&a;
}
int main()
{
int ret = nu();
if (ret == 1)
printf("小端存储\n");
else
printf("大端存储\n");
}
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;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(union Un1)); //8
printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16
return 0;
}
