前言

在我們?nèi)粘懘a時，經(jīng)常會遇到結(jié)構(gòu)體類型的使用，今天帶讀者了解結(jié)構(gòu)體類型的使用。

一、初始結(jié)構(gòu)體

在了解結(jié)構(gòu)體之前，我們先來了解一下結(jié)構(gòu)體的基礎(chǔ)只是，結(jié)構(gòu)體到底是什么？

結(jié)構(gòu)是一些值的集合，這些值稱為成員變量。結(jié)構(gòu)的每個成員可以是不同類型的變量。

下面舉一個例子：

struct tag
{
 menber_list; //成員列表
}variable_list; //變量列表

例如我們使用結(jié)構(gòu)體描述一臺電腦

struct computer
{
 int price;//價格
 char name[20];//名稱
 char brand[10];//品牌
 }computer； //需要注意的是最后一行的“ ；”不能丟哦，不然編譯器會報錯提示你。

結(jié)構(gòu)成員的類型

結(jié)構(gòu)成員可以是標(biāo)量數(shù)組、指針、甚至可以是其他的結(jié)構(gòu)體。

示例：pandas 是基于NumPy 的一種工具，該工具是為了解決數(shù)據(jù)分析任務(wù)而創(chuàng)建的。

匿名結(jié)構(gòu)體類型

//匿名結(jié)構(gòu)體類型
struct
{
 int a;
 char b;
 float c;
}x;
struct
{
 int a;
 char b;
 float c;
}a[20], *p;

上面的代碼中結(jié)構(gòu)體省略掉了結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽，我們在添加一行代碼

p=&x；

當(dāng)我們編譯時，會發(fā)現(xiàn)這樣兩個錯誤。

所以這樣是不可行的。

結(jié)構(gòu)體的自引用

就像函數(shù)遞歸一樣，結(jié)構(gòu)體也可以自己引用自己。他們的格式是這樣的。

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

結(jié)構(gòu)體變量的定義和初始化

struct stu
{
	char name[20];
	int age;
	
};
struct stu s = { "Geralt ",100};

利維亞的杰洛特，100歲！

結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊

各成員變量存放的起始地址相對于結(jié)構(gòu)的起始地址的偏移量必須為該變量的類型所占用的字節(jié)數(shù)的倍數(shù) 各成員變量在存放的時候根據(jù)在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的順序依次申請空間 同時按照上面的對齊方式調(diào)整位置 空缺的字節(jié)自動填充 同時為了確保結(jié)構(gòu)的大小為結(jié)構(gòu)的字節(jié)邊界數(shù)(即該結(jié)構(gòu)中占用最大的空間的類型的字節(jié)數(shù))的倍數(shù)，所以在為最后一個成員變量申請空間后 還會根據(jù)需要自動填充空缺的字節(jié)。

簡單的說就是：結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存對齊是拿空間來換取時間的結(jié)果，提高了效率，浪費少許空間。

規(guī)則如下：

1. 第一個成員在與結(jié)構(gòu)體變量偏移量為0的地址處。
2. 其他成員變量要對齊到某個數(shù)字（對齊數(shù)）的整數(shù)倍的地址處。
   對齊數(shù) = 編譯器默認(rèn)的一個對齊數(shù) 與 該成員大小的較小值。
3. 結(jié)構(gòu)體總大小為最大對齊數(shù)（每個成員變量都有一個對齊數(shù)）的整數(shù)倍。
4. 如果嵌套了結(jié)構(gòu)體的情況，嵌套的結(jié)構(gòu)體對齊到自己的最大對齊數(shù)的整數(shù)倍處，結(jié)構(gòu)體的整體大小就是所有最大對齊數(shù)（含嵌套結(jié)構(gòu)體的對齊數(shù)）的整數(shù)倍。

VS編譯器中默認(rèn)對齊數(shù)是8。

當(dāng)然了，作為創(chuàng)建VS,Linux的我們是可以在C語言中自定義對齊數(shù)的。

我們可以使用#pragma這個預(yù)處理指令修改默認(rèn)對齊數(shù)。

Eg：#pragma pack(4) //修改對齊數(shù)為4

結(jié)構(gòu)體傳參

struct s
{
	int data[1000];
	int num;
};
struct s s = { {1,2,3,4},100 };
//結(jié)構(gòu)體傳參
void print1(struct s s)
{
	printf("%d\n", s.num);
}
//結(jié)構(gòu)體地址傳參
void print2(struct s* ps)
{
	printf("%d\n", ps->num);
}

int main()
{
	print1(s);
	print2(&s);




	return 0;

和函數(shù)傳參一樣，形參是實參的一份臨時拷貝，參數(shù)是需要壓棧，會有時間和空間上的系統(tǒng)開銷，如果傳遞的過程中結(jié)構(gòu)體過大，就可能會導(dǎo)致系統(tǒng)開銷大，導(dǎo)致性能的下降。我們不如直接傳過去一份地址，再對它進(jìn)行解引用操作符。

二、位段

位段與結(jié)構(gòu)體不同的地方在于聲明的時候，1.位段的成員必須是 int、unsigned int 或signed int 。2.位段的成員名后邊有一個冒號和一個數(shù)字。

舉一個例子：

struct A
{
int _a:2;

int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
}；

1. 位段的成員可以是 int unsigned int signed int 或者是 char （屬于整形家族）類型
2. 位段的空間上是按照需要以4個字節(jié)（ int ）或者1個字節(jié)（ char ）的方式來開辟的。
3. 位段涉及很多不確定因素，位段是不跨平臺的，注重可移植的程序應(yīng)該避免使用位段。
4. 舉一個例子
   

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;

那么位段的空間是如何開辟的呢？一張圖搞定！

總的來說，位段和結(jié)構(gòu)體相似，可以更好的節(jié)省空間，但是位段有跨平臺的問題存在。

 三、枚舉

枚舉枚舉，顧名思義就是把可能出現(xiàn)的取值一一列舉出來。

比如我們要描述一年的月份：

可以一一列舉，我們要描述計算機語言的類型，也可以一一列舉。

下面舉一個例子

代碼如下（示例）：

enum ComputerLangue
	{
		C,
		Java,
		Python,

	};

每種結(jié)構(gòu)體都有一定的優(yōu)點，那么枚舉有什么優(yōu)點呢？

1. 增加代碼的可讀性和可維護(hù)性
2. 和#define定義的標(biāo)識符比較枚舉有類型檢查，更加嚴(yán)謹(jǐn)。
3. 防止了命名污染（封裝）
4. 便于調(diào)試
5. 使用方便，一次可以定義多個常量

聯(lián)合（公用體）

聯(lián)合的特點是成員們公用同一塊空間，因此他們也可以叫共用體

代碼如下（示例）：

//聯(lián)合類型的聲明

union Un 
{ 
 char c; 
 int i; 
};

//聯(lián)合變量的定義
union Un un; 
//計算連個變量的大小
printf("%d\n", sizeof(un));

三、 練習(xí)

在VC2013這款編譯器中，這個結(jié)構(gòu)體所占的空間大小是多少字節(jié)？

typedef struct{
 int a;
 char b;
 short c;
 short d;
}AA_t;

答案是：12個字節(jié)

為什么呢？結(jié)構(gòu)體判斷大小，一般向成員中最長的元素對齊。

在這4個結(jié)構(gòu)成員中，最長的元素為a占四個字節(jié)。所以其他元素要向四對齊。a單獨占四個字節(jié)，b為char類型占一個字節(jié)，c為short和b一起占四個字節(jié)并且空出一個字節(jié)。剩下d占一個字節(jié)，空兩個字節(jié)。所以總占空間大小是4+1+2+2+3=12字節(jié)。

struct A
{
 int a;
 short b;
 int c;
 char d;
};
struct B
{
 int a;
 short b;
 char c;
 int d;
};

我們在來看一道題 :在32位系統(tǒng)環(huán)境，編譯選項為4字節(jié)對齊，那么sizeof(A)和sizeof(B)是（ ）

答案是：16、12

最長的結(jié)構(gòu)成員為int 占4個字節(jié)，b占兩個字節(jié)，空下兩個字節(jié)，c占4個字節(jié)，d占一個字節(jié)，空3個字節(jié)。

最長的類型為int，a占4字節(jié)，b和c一起占三個字節(jié)，還空下一個字節(jié)，d占4字節(jié)。

所以sizeof（A)sizeof（B）分別是16 12.

總結(jié)

我們介紹了C語言中的自定義類型，結(jié)構(gòu)體，聯(lián)合，枚舉，位段，這些自定義類型可以幫我們更高效的使用C語言。

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