目录
结构体
1. 结构体的声明
1.1 结构的基础知识
1.2 结构的声明
struct tag
{
member-list;//成员列表
}variable-list; //变量列表如：描述一个学生类型
//学生类型
struct Stu
{
char name[20];
short age;
char sex[5];
}s1, s2; //s1,s2为全局变量，但并不建议这样定义
int main()
{
//s为局部变量
struct Stu s = {"张三", 20, "男"}; //
return 0;
}1.3 特殊的声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明(可以用这种方式创建变量，但只能用一次，后续无法再用该方式创建变量)
//匿名结构体类型
//创建了一个结构体类型s1
struct
{
char name[20];
short age;
char sex[5];
}s1;
//创建了一个结构体指针ps
struct
{
char name[20];
short age;
char sex[5];
}* ps;
//上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签
//虽然上述两种结构体成员一模一样，但编译器会认为这是两种不同的结构体类型
int main()
{
//局部变量
//struct s = { "张三", 20, "男" }; //无法这样定义,因为没有结构体标签
ps = &s1;//编译器会报警告
return 0;
}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？ 不可行！这样无限嵌套，无法计算创建变量后所占空间大小
正确的自引用方式：
//代码2
//定义链表的结点
struct Node
{
int data;//数值域
struct Node* next; //指针域
};
//代码3
//错误的定义方式:
typedef struct Node
{
int data;
Node* next; //错误原因：运行到此处时,还并没有把typedef struct Node 重命名为Node
}Node;
//正确的定义方式
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
int main()
{
struct Node n1;
Node n2; //等价于上行代码
return 0;
}匿名结构体类型无法自引用
1.5 结构体变量的定义和初始化
//声明一个结构体类型Point
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
//定义一个结构体变量p3, 并初始化
struct Point p3 = { 3, 5 };
//结构体嵌套
struct Node
{
struct Point p;
struct Node* next;
};
int main()
{
struct Node n = { {5, 9},NULL };
printf("x = %d y = %d\n", n.p.x, n.p.y); //x = 5 y = 9
return 0;
}1.6 结构体内存对齐
解决的问题：结构体大小的计算
struct S
{
char c; //占1字节
int i; //占4字节
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
printf("%d\n", sizeof(s)); //8
return 0;
}结构体内部：char c 占1个字节， int i 占3个字节
为什么sizeof(s)的结果等于8？
struct S
{
char c; //占1字节
int i; //占4字节
};
int main()
{
printf("%d\n", offsetof(struct S, c)); //0
printf("%d\n", offsetof(struct S, i)); //4
//offsetof为计算偏移量的函数，参数为结构体名和参数名
//需要头文件<stddef.h>
return 0;
}由上述代码得出的偏移量，可知该结构体在内存中：
故该结构体共占了8个字节的空间
结构体的对齐规则：
例如：
struct S
{
char c1;
int i;
char c2;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S)); //12
return 0;
}c1为第一个成员，存储在偏移量为0的地址处，对齐数为1。
i 的自身大小为4，VS默认对齐数为8 --> 较小值、对齐数为4，即 i 需要存储到偏移数为 4的整数倍的地址处
同理，c2应该存储到偏移数为 1的整数倍的地址处，对齐数为1。
此时按道理来说，结构体总大小应该为9，但由于结构体总大小为最大对齐数的整数倍，所以总大小应该为4的倍数，即12
练习：
//练习1
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
//练习2
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
//练习3
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
//练习4 - 结构体嵌套问题
//嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处 此时对齐到8的整数倍处即可
struct S4
{
char c1; //从0开始 1-7浪费了
struct S3 s3; //从8开始 占用了8 - 23
double d; //从24开始 占用了24 - 31
//即从0到31，共占了32个字节
//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。
//即为8的整数倍 --> 32
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1)); // 12
printf("%d\n", sizeof(struct S2)); // 8
printf("%d\n", sizeof(struct S3)); // 16
printf("%d\n", sizeof(struct S4)); // 32
return 0;
}
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。
那么，在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，如何做到呢？
如上述练习题的 1 和 2，结构体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。让占用空间小的集中在一起，可以尽可能少的浪费空间。
1.7 修改默认对齐数
我们可以使用 #pragma 改变我们的默认对齐数
//默认对齐数为8的时候
struct S1
{
char c1;//0
//1 - 7 被浪费
double d;//8 - 15
char c2;//16
//17 - 23 被浪费
};
#pragma pack(4)//设置默认对齐数为4,且对齐数一般设置为2^n这样的数字
struct S2
{
char c1;//0
//1 - 3被浪费
double d;//4 - 11
char c2;//12
//13 - 15被浪费
//结构体总大小为16个字节
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1)); //24
printf("%d\n", sizeof(struct S2)); //16
return 0;
}1.8 结构体传参
//结构体传参
void print1(struct S ss)
{
printf("%s %d\n", ss.arr, ss.i);
}
//结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{
printf("%s %d\n", ps -> arr, ps -> i);
}
int main()
{
struct S s = { "hello bit", 100 };
print1(s); //传结构体
print2(&s); //传地址
return 0;
}上述代码中的 print1 和 print2 函数哪个好些？
首选 print2，原因如下：
函数传参的时候，参数是需要压栈的，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
2.1 什么是位段
位段的声明和结构是类似的，有两个不同：
如：
struct A
{
//变量的命名只能是由字母数字下划线组成，且数字不能在最前面
//冒号后的数字表示该变量占几个二进制位即几个bit
int _a : 2;
//由于是int类型，开辟了4个字节即32个bit位的空间，同时分配给_a两个bit位的空间
int _b : 5;
//剩下的30个bit中拿出5个分配给_b。还剩25个
int _c : 10;
//同理，还剩下15个
int _d : 30;
//此时需要30bit，不够分配了，所以再开辟一个int型的空间用于分配
//至于是先把15个用完，再用新开辟的空间；还是直接用新开辟的空间存储，取决于编译器
｝A就是一个位段类型。那么位段A的大小是多少呢？
printf("%d\n", sizeof(struct A)); //82.2 位段的内存分配
1. 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
2. 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。
3. 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。
一个例子：下面代码在内存中是如何开辟空间的？
struct S
{
char a : 3;
//还剩5bit
char b : 4;
//还剩1bit
char c : 5;
//情况1.如果不用剩下的1bit，直接新开辟一个字节，还剩3个bit(vs采用的方案)
//情况2.先用剩下的1bit，再开辟空间，分配后还剩4个bit
char d : 4;
//情况1.重新开辟一个字节分配给d
//情况2.用剩下的空间刚好分配完成
};2.3 位段的跨平台问题
总结：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，但是有跨平台的问题存在。
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：
3.1 枚举类型的定义
//{}内部的是枚举类型所有可能的取值，也叫枚举常量
enum Day//星期
{
//以下均为枚举常量
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
enum Sex//性别
{
MALE,
FEMALE,
SECRET
};
enum Color//颜色(三原色)
{
RED, //此时可以赋初值 RED = 9，则GREEN自动变成10(需要赋别的初值也是可以的)，BLUE = 11
GREEN,
BLUE
};
int main()
{
enum Color c = RED; //c的取值只能是RED,GREEN,BLUE 其中之一
printf("%d\n", RED); //0
printf("%d\n", GREEN); //1
printf("%d\n", BLUE); //2
//RED = 20; err，枚举常量不能被修改
return 0;
}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。
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
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）。
//共用体：成员共用一块空间
union Un
{
char c;
int i;
};
int main()
{
//联合体的定义和初始化
union Un u = { 0 };
printf("%d\n", sizeof(u)); //4
printf("%p\n", &u); //00EFFEC8
printf("%p\n", &u.c); //00EFFEC8
printf("%p\n", &u.i); //00EFFEC8
return 0;
}4.2 联合的特点
4.3 联合大小的计算
① 联合的大小至少是最大成员的大小。
② 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]; //虽然数组大小是5，但应该看每一个数组元素的对齐数
int i;
//最大对齐数为4
};
union Un2
{
short c[7];
int i;
//最大对齐数为4
};
int main()
{
//下面输出的结果是什么？
printf("%d\n", sizeof(union Un1)); //8
printf("%d\n", sizeof(union Un2)); //16
return 0;
}面试题：写一个代码判断当前机器是大端还是小端
// a = 0x11223344;
//低 高
//小端: 44 33 22 11
//大端: 11 22 33 44
//方法一:
int check_sys1()
{
int a = 1; //01 00 00 00
int b = *(char*)&a;
return b;
}
//方法二:
int check_sys2()
{
union Un
{
int i;
char c;
}u;
u.i = 1;
return u.c;
//u.c为i的第一个字节
//返回0，表示大端
//返回0，表示小端
}
int main()
{
int ret = check_sys2();
if (ret == 1)
{
printf("小端\n");
}
else
{
printf("大端\n");
}
return 0;
}
