目录

1. 结构体

1.1 结构的基础知识

1.2 结构的声明

1.3 特殊的声明

1.4 结构的自引用

1.5 结构体变量的定义和初始化

1.6 结构体内存对齐

1.7 修改默认对齐数

1.8 结构体传参

2. 位段

2.2 位段的内存分配

​（上面图是VS2013） 

2.3 位段的跨平台问题 

2.4 位段的应用

3. 枚举 

3.1 枚举类型的定义

3.2 枚举的优点

3.3 枚举的使用

4. 联合（共用体）

4.1 联合类型的定义

4.2 联合的特点

4.3 联合大小的计算

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1. 结构体

1.2 结构的声明

struct tag

{

member-list; //成员变量

}variable-list; //变量列表

例如描述一个学生：

struct Stu

{

char name[20];//名字

int age;//年龄

char sex[5];//性别

char id[20];//学号

}; //分号不能丢

1.3 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

{

int a;

char b;

float c;

}x;

struct

{

int a;

char b;

float c;

}a[20], *p;

上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。  

//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？

p = &x;

警告：编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型。 所以是非法的。

1.4 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是否可以呢？

//代码1

struct Node

{

int data;

struct Node next;

};

//可行否？   不可以哈，因为会一直循环包括自己

如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？

正确的自引用方式：

//代码2

struct Node

{

int data;

struct Node* next;

};

注意：

//代码3

typedef struct

{

int data;

Node* next;

}Node;

//这样写代码，可行否？

是不可以的哈

//解决方案：

typedef struct Node

{

int data;

struct Node* next;

}Node;

1.5 结构体变量的定义和初始化

有了结构体类型，那如何定义变量，其实很简单。

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

 

1.6 结构体内存对齐

我们已经掌握了结构体的基本使用了。

现在我们深入讨论一个问题：计算结构体的大小。

这也是一个特别热门的考点： 结构体内存对齐

如何计算？

首先得掌握结构体的对齐规则： 

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 该成员大小的较小值。

VS中默认的值为8。

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。

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。

为什么存在内存对齐?

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。

//练习1

struct S1

{

char c1;

int i;

char c2;

};

printf("%d\n", sizeof(struct S1));   

//12

//练习2

struct S2

{

char c1;

char c2;

int i;

};

printf("%d\n", sizeof(struct S2));

//8

//练习3

struct S3

{

double d;

char c;

int i;

};

printf("%d\n", sizeof(struct S3));

//16

//练习4-结构体嵌套问题

struct S4

{

char c1;

struct S3 s3;  //16

double d;

};

printf("%d\n", sizeof(struct S4));

//32

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。

//例如：

struct S1

{

char c1;

int i;

char c2;

};

//12

struct S2

{

char c1;

char c2;

int i;

};

//8

S1和S2类型的成员一模一样，但是S1和S2所占空间的大小有了一些区别。

1.7 修改默认对齐数

之前我们见过了 #pragma 这个预处理指令，这里我们再次使用，可以改变我们的默认对齐数。  

#include <stdio.h>

#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8

struct S1

{

char c1;

int i;

char c2;

};

#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认

#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 S1));

printf("%d\n", sizeof(struct S2));

return 0;

}

结论：

结构在对齐方式不合适的时候，我么可以自己更改默认对齐数。

1.8 结构体传参

直接上代码：

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;

}

上面的 print1 和 print2 函数哪个好些？

答案是：首选print2函数。

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：

结构体传参的时候，要传结构体的地址。

2. 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。

（位段的位个人认为可以理解为比特位，就是来分配比特位）

比如：

struct A

{

int _a:2;

int _b:5;

int _c:10;

int _d:30;

};

A就是一个位段类型。

那位段A的大小是多少？

printf("%d\n", sizeof(struct A));

//8

//一个例子

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;

//空间是如何开辟的？

（上面图是VS2013） 

2.3 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，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：

跟结构体相比，位段可以达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。

2.4 位段的应用

3. 枚举 

枚举顾名思义就是一一列举。

把可能的取值一一列举。

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。

3.1 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

};

3.2 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. 防止了命名污染（封装）

4. 便于调试

5. 使用方便，一次可以定义多个常量

前面我们的通讯录中switch case那里就是使用枚举了的哈

通讯录（动态与静态）实现 w字 C语言进阶_原来45的博客-CSDN博客本篇文章是用了动态和静态两种方法实现通讯录，是对于c语言学习后的使用，有动态开辟，枚举，等c语言进阶知识的穿插，和大量的c语言入门知识奠基哈，让你更加巩固c语言。https://blog.csdn.net/weixin_62700590/article/details/122719419

3.3 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。

4. 联合（共用体）

4.1 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）。

比如：

//联合类型的声明

union Un

{

char c;

int i;

};

//联合变量的定义

union Un un;

//计算连个变量的大小

printf("%d\n", sizeof(un));

4.2 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）。

union Un

{

int i;

char c;

};

union Un un;

// 下面输出的结果是一样的吗？

printf("%p\n", &(un.i));

printf("%p\n", &(un.c));

//下面输出的结果是什么？

un.i = 0x11223344;

un.c = 0x55;

printf("%x\n", un.i);

4.3 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。

比如：  

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

今天的内容就到这里了哈！！！

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