一. 結(jié)構(gòu)體

1.1 什么是結(jié)構(gòu)體

結(jié)構(gòu)體: 結(jié)構(gòu)體是一些值的集合，這些值被稱為成員變量，結(jié)構(gòu)體中的成員變量可以是不同類型的變量

1.2 結(jié)構(gòu)體的聲明

struct tag //結(jié)構(gòu)體名
{
 member-list; //成員列表
}variable-list; //結(jié)構(gòu)體變量列表

例如，描述一個學(xué)生

struct Stu
{
 char name[20];//名字
 int age;//年齡
 char sex[5];//性別
 char id[20];//學(xué)號
}; //分號不能丟

1.3 特殊的聲明

在聲明結(jié)構(gòu)體時，可以不完全的聲明，即結(jié)構(gòu)體名可以省略，這種結(jié)構(gòu)體一般被稱為匿名結(jié)構(gòu)體，只能使用一次

//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;

上面兩個結(jié)構(gòu)體在聲明時都省略了結(jié)構(gòu)體標(biāo)簽(結(jié)構(gòu)體名)，那么問題來了，p=&x，這句話對嘛？

即使兩個結(jié)構(gòu)體沒有名字，并且里面的成員變量完全相同，但編譯器也會認為這是兩個不同的結(jié)構(gòu)體，所以這種寫法是錯誤的

1.4 結(jié)構(gòu)體的自引用

結(jié)構(gòu)體的自引用: 結(jié)構(gòu)體的自引用就是結(jié)構(gòu)體里面又包含了本身

//代碼1
struct Node
{
 int data;
 struct Node next;
};
//可行否？
//如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？

上述這種方式是錯誤的，因為我們在計算sizeof(struct Node)結(jié)構(gòu)體里面又包含了自己，所以就會無限套娃，算不出來一個答案，正確的定義如下:

//代碼2
struct Node
{
 int data;
 struct Node* next;
};

要將里面包含的結(jié)構(gòu)體定義為結(jié)構(gòu)體指針的形式，這樣我們通過next的地址，就能很好的找到另一個結(jié)構(gòu)體在內(nèi)存中的位置

注意:

//代碼3
typedef struct
{
 int data;
 Node* next;
}Node;
//這樣寫代碼，可行否？

這樣寫代碼是錯誤的，因為在使用typedef時我們要對struct這個匿名結(jié)構(gòu)體類型重命名，但在命名過程中遇到了Node*,編譯器就會報錯說之前沒有見過Node這種類型，所以我們在用typedef時不要使用匿名結(jié)構(gòu)體去重命名，這就類似于先有雞還是先有蛋的問題，正確代碼如下

//解決方案：
typedef struct Node
{
 int data;
 struct Node* next;
}Node;

一定要用完整的結(jié)構(gòu)體聲明方式去聲明，才能用typedef重命名

1.5 結(jié)構(gòu)體變量的定義和初始化

有了結(jié)構(gòu)體，那么我們?nèi)绾味x一個結(jié)構(gòu)體變量并且為它初始化呢?

1.5.1 結(jié)構(gòu)體變量的定義

struct Point
{
 int x;
 int y;
}p1; //聲明類型的同時定義變量p1
struct Point p2; //定義結(jié)構(gòu)體變量p2

如上:有兩種方式定義結(jié)構(gòu)體變量

• 在聲明類型的同時定義結(jié)構(gòu)體變量，如上p1，p1屬于全局變量
• 利用結(jié)構(gòu)體類型定義結(jié)構(gòu)體變量，如上p2，p2屬于局部變量

1.5.2 結(jié)構(gòu)體變量的初始化

//初始化：定義變量的同時賦初值。
struct Stu        //類型聲明
{
 char name[15];//名字
 int age;      //年齡
};
struct Stu s = {"zhangsan", 20};//初始化
struct Node
{
 int data;
 struct Point p;
 struct Node* next; 
}n1 = {10, {4,5}, NULL}; //結(jié)構(gòu)體嵌套初始化
struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};//結(jié)構(gòu)體嵌套初始化

結(jié)構(gòu)體變量的初始化也是兩種方式

• 在定義結(jié)構(gòu)體變量時初始化，如上圖 s
• 結(jié)構(gòu)體嵌套初始化，如上圖n1，n2

1.6 結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊

上面我們知道了結(jié)構(gòu)體如何定義，聲明，初始化，那么結(jié)構(gòu)體成員變量在內(nèi)存中是如何存儲的？我們?nèi)绾稳ビ嬎阋粋€結(jié)構(gòu)體在內(nèi)存中占用的字節(jié)數(shù)?

其實在計算結(jié)構(gòu)體內(nèi)存時有一定的對齊規(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

如何計算對齊數(shù)

對齊數(shù) = 編譯器默認的一個對齊數(shù) 與 該成員數(shù)據(jù)類型大小的較小值.VS中默認的值為8，Linux中沒有默認對齊數(shù)，對齊數(shù)就是成員自身的大小

(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。

struct S2
{
 char c1;
 char c2;
 int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));

默認對齊數(shù)是8，c1是第一個直接放在偏移量為0的位置，從第二個c2開始，要計算他們的對齊數(shù)，對齊數(shù)=該成員大小和默認對齊數(shù)的最小值，即1和8的最小值，顯然是1，所以c2應(yīng)放在1的整數(shù)倍上即下標(biāo)為1的地址上，變量i同理，變量i的實際大小為4與默認對齊數(shù)的最小值還是4，所以要放在下標(biāo)為4的整數(shù)倍的位置，即下標(biāo)為4的位置，如下圖

所以整個結(jié)構(gòu)體的大小為8個字節(jié)

還有一種情況是結(jié)構(gòu)體里嵌套一個結(jié)構(gòu)體

struct S3
{
 char c1;
 struct S2 s2;
 char d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));

c1的大小是1個字節(jié)，和默認對齊數(shù)(8)的最小值還是1，上面我們計算過S2里面三個成員變量的對齊數(shù)，其中最大的是i，即4，和默認對齊數(shù)的最小值是4，char的大小是1，和默認對齊數(shù)的最小值是1，所以S3的結(jié)構(gòu)體內(nèi)存圖如下

所以S3的結(jié)構(gòu)體大小是13個字節(jié)

1.6.1 為什么存在內(nèi)存對齊

1.平臺原因(移植原因)：

不是所有的硬件平臺都能訪問任意地址上的任意數(shù)據(jù)的；某些硬件平臺只能在某些地址處取某些特定類型的數(shù)據(jù)，否則拋出硬件異常。

2.性能原因

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(尤其是棧)應(yīng)該盡可能地在自然邊界上對齊。

原因在于，為了訪問未對齊的內(nèi)存，處理器需要作兩次內(nèi)存訪問，而對齊的內(nèi)存訪問僅需要一次訪問。

==總體來說:==結(jié)構(gòu)體空間對齊就是用空間換取時間的做法

1.7 修改默認對齊數(shù)

我們知道結(jié)構(gòu)體內(nèi)存的大小和默認對齊數(shù)有關(guān)，也和我們定義結(jié)構(gòu)體成員變量的順序有關(guān)，我們應(yīng)將類型相同的變量定義在一起.這樣可以使結(jié)構(gòu)體所占內(nèi)存盡可能小，同時也可以通過修改默認對齊數(shù)的方式

之前我們見過了 #pragma 這個預(yù)處理指令，這里我們再次使用，可以改變我們的默認對齊數(shù)

#pragma pack(1)//設(shè)置默認對齊數(shù)為1
struct S2
{
 char c1;
 int i;
 char c2;
};
#pragma pack()//取消設(shè)置的默認對齊數(shù)，還原為默認

如果覺得默認對齊數(shù)不合適時可以適當(dāng)修改，但一般不輕易修改默認對齊數(shù)

1.8 結(jié)構(gòu)體傳參

結(jié)構(gòu)體傳參有兩種方式

將一個結(jié)構(gòu)體變量傳過去

//結(jié)構(gòu)體傳參
void print1(struct S s)
{
 printf("%d\n", s.num);
}
int main()
{
 print1(s);  //傳結(jié)構(gòu)體
 return 0；
 }

傳一個結(jié)構(gòu)體指針

void print2(struct S* ps)
{
 printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{
 print2(&s); //傳地址
 return 0;

我們一般用第二種傳地址的方式，因為參數(shù)在傳遞的過程中形參是實參的一份臨時拷貝，形參也是要壓棧的，直接傳一個結(jié)構(gòu)體變量所占的字節(jié)一般要比一個指針大的多，所以一般選擇傳地址

二. 位段

2.1 什么是位段

位段一般是通過結(jié)構(gòu)體來實現(xiàn)的，位段的聲明和結(jié)構(gòu)體是類似的，有兩個不同

1.位段的成員必須是 char，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

struct A
{
 int _a:2;
 int _b:5;
 int _c:10;
 int _d:30;
};

A就是一個位段類型，那么A占多少個字節(jié)呢

2.2 位段的內(nèi)存分配

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

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。

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。

//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;
//空間是如何開辟的

在VS的編譯器上，會先配該數(shù)據(jù)類型對應(yīng)的字節(jié)數(shù)，比如char a，先給a分配一個字節(jié)的大小，但a只占一個字節(jié)中的3個比特位，所以剩下5個比特位，b占4個比特位，剩下1個比特位不夠c，因為c是char類型所以會在申請一個字節(jié)的大小，剛才剩下的一個比特位就被浪費掉了，新的一個字節(jié)c占五個字節(jié)，剩下三個字節(jié)不夠d，就會在申請1個字節(jié)給d用

綜上S的空間為3個字節(jié)

所以問題來了給s中的成員賦值時，會得到什么呢？

對于a來說10的二進制是00001010(char類型一個字節(jié)),但a中只能存儲3位，所以會發(fā)生截斷得到010，也就是10進制的2

其他的依次類推

2.3 位段的跨平臺問題

• int 位段被當(dāng)成有符號數(shù)還是無符號數(shù)是不確定的。
• 位段中最大位的數(shù)目不能確定。（16位機器最大16，32位機器最大32，寫成27，在16位機器會出問題。
• 位段中的成員在內(nèi)存中從左向右分配，還是從右向左分配標(biāo)準(zhǔn)尚未定義。
• 當(dāng)一個結(jié)構(gòu)包含兩個位段，第二個位段成員比較大，無法容納于第一個位段剩余的位時，是舍棄剩余的位還是利用，這是不確定的。

總結(jié): 跟結(jié)構(gòu)相比，位段可以達到同樣的效果，并且可以很好的節(jié)省空間，但是有跨平臺的問題存在

2.4 位段的應(yīng)用

因為位段比結(jié)構(gòu)體更能用來節(jié)省空間，所以一般用在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報中，數(shù)據(jù)包中各部分都是用位段來規(guī)定大小的，因為數(shù)據(jù)報越小，在網(wǎng)絡(luò)上傳輸速度就越快

三. 枚舉

枚舉顧名思義就是一 一列舉

3.1 枚舉類型的定義

enum Day//星期
{
 Mon,
 Tues,
 Wed,
 Thur,
 Fri,
 Sat,
 Sun
};
enum Sex//性別
{
 MALE,
 FEMALE,
 SECRET
}；
enum Color//顏色
{
 RED,
 GREEN,
 BLUE
};

以上定義的enum Day，enum Sex，enum Color都是枚舉類型，{}中的內(nèi)容是枚舉類型的可能取值，也叫做枚舉常量

這些可能取值都是有值的，默認從0開始，依次遞增1，當(dāng)然在聲明枚舉類型的時候也可以賦初值。

enum Color//顏色
{
 RED=1,
 GREEN=2,
 BLUE=4
};

如果不給初值，默認從0開始遞增，如果某一個有初始值，這個值以下的往下遞增，以上的還是從0開始遞增

3.2 枚舉的優(yōu)點

我們可以使用 #define 定義常量，為什么非要使用枚舉？

枚舉的優(yōu)點：

• 增加代碼的可讀性和可維護性
• 和#define定義的標(biāo)識符比較枚舉有類型檢查，更加嚴謹。
• 便于調(diào)試
• 使用方便，一次可以定義多個常量

3.3 枚舉的使用

enum Color//顏色
{
 RED=1,
 GREEN=2,
 BLUE=4
};
enum Color clr = GREEN;//只能拿枚舉常量給枚舉變量賦值，才不會出現(xiàn)類型的差異。
clr = 5;//這種C語言可以，但C++中不允許

四. 聯(lián)合(共用體)

4.1 聯(lián)合類型的定義

聯(lián)合也是一種特殊的自定義類型

這種類型定義的變量也包含一系列的成員，特征是這些成員公用同一塊空間（所以聯(lián)合也叫共用體）

//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));//計算出來是 4

4.2 聯(lián)合的特點

合的成員是共用同一塊內(nèi)存空間的，這樣一個聯(lián)合變量的大小，至少是最大成員的大小（因為聯(lián)合至少得有能力保存最大的那個成員）

union Un
{
 int i;
 char c;
};
union Un un;
// 下面輸出的結(jié)果是一樣的嗎？
printf("%d\n", &(un.i));
printf("%d\n", &(un.c));
//上述兩個輸出的是一樣的
//下面輸出的結(jié)果是什么？
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%x\n", un.i);//0x55223344

聯(lián)合在內(nèi)存中相當(dāng)于是

即char c共用int i的4個字節(jié)的地址

4.3 聯(lián)合大小的計算

• 聯(lián)合的大小至少是最大成員的大小。
• 當(dāng)最大成員大小不是最大對齊數(shù)的整數(shù)倍的時候，就要對齊到最大對齊數(shù)的整數(shù)倍

union Un1
{
 char c[5];
 int i;
};
union Un2
{
 short c[7];
 int i;
};
//下面輸出的結(jié)果是什么？
printf("%d\n", sizeof(union Un1));// 8
printf("%d\n", sizeof(union Un2));// 16

對于Un1，char c[5]的最大對齊數(shù)是1，int最大對齊數(shù)是4，所以該聯(lián)合體最大對齊數(shù)是4，又因為c占5個字節(jié)，i占4個字節(jié)，所以至少要是5個字節(jié)，但還要是最大對齊數(shù)的整數(shù)倍所以只能是8

對于Un2，short c[7]的最大對齊數(shù)是2，int是4，所以該聯(lián)合體的最大對齊數(shù)是4，又因為c占14個字節(jié)，i占4個字節(jié)，所以至少要是14個字節(jié)，但還要滿足是最大對齊數(shù)的整數(shù)倍，所以是16

以上就是詳解C語言中的自定義類型的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于C語言自定義類型的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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