＜C进阶＞.结构体.枚举.联合_c语言结构体中怎么引用另一枚举结构的数据

结构体，是用来描述一个复杂对象的一种自定义类型，枚举和联合体也都是自定义类型

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目录

结构体

结构体的声明​

特殊声明（不完全声明）——匿名结构体

结构体的自引用

typedef是重命名

结构体的定义和初始化（包括嵌套）​

 结构体的内存对齐，讨论的是结构体大小的计算

offsetof函数——返回和计算结构体成员相对于起始位置的偏移量

为什么存在内存对齐？

如何修改默认对齐数？

结构体传参

什么是位段？

位段的内存分配

位段的跨平台问题

枚举

 枚举的定义：

 联合体（共用体）

联合类型的声明： 

联合大小的计算

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结构体

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

结构体的声明

注意：无论有没有创变量，‘ ； ’不能丢。

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特殊声明（不完全声明）——匿名结构体

用匿名结构体创了个变量ss，而且这个结构体类型只能用一次。

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结构体的自引用

 1想要找到2，2想要找到3，就可以让1里包含2，2包含3，就可以建立联系了

struct Node
{
int data;
struct Node next;
};//err

这样造成了一种死调用了，是错误的写法，正确的是用指针来建立联系

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

 

typedef是重命名

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结构体的定义和初始化（包括嵌套）

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 结构体的内存对齐，讨论的是结构体大小的计算

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。

看这道题： 

struct S1
{
    char c1;
    int i;
    char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));

 答案是12，为什么？

 

我个人觉得这种容易绕，这样想更简单：char 在起始位置占一个字节，int必须放在第四个那里，中间就空了两个，然后占四个字节，一共八个字节，然后char占一个字节，9字节，最后总体是4的倍数，就是12

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offsetof函数——返回和计算结构体成员相对于起始位置的偏移量

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我们再来看这个

struct S3
{
    double d;
    char c;
    int i;
}
 
struct S4
{
    char c1;
    struct S3 s3;
    double d;
};
    printf("%d\n", sizeof(struct S4));

结果是32？为什么

这里就出现了个嵌套的现象。

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。

  

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为什么存在内存对齐？

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。

32位一次性访问四个字节，不考虑对齐的话，我想拿到i需要访问两次，考虑对齐后我一次就能拿到。

总的来说就是空间换取时间的一种做法，所以我们要让占用空间小的成员尽量集中在一起，才能既满足对齐，又节省空间。

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如何修改默认对齐数？

#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
 
//#pragma pack(0)是错误的写法

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结构体传参

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。所以我们最好传成结构体地址

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什么是位段？

位段跟结构体很相似，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 或者char
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

 例如：

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

冒号后面的数字，代表着所占内存的比特位。

_a这个成员只占两个比特位，_b只占五个比特位…………一共算起来是47个比特位，所以计算A的大小的话，结果是8个字节，也就是两个整形空间就足够了

但是这样写的话，对每个成员的大小就有很大的局限性了

比如说_a，就只能取00 01 10 11这四个数（0-3），这就需要根据需求来了。他设计的初衷就是为了节省空间，所以也不会对齐

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位段的内存分配

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。

先开辟一个int的空间，里面放一个a 一个b 一个c，就还剩15个空间，已经不够d了，他就需要再创一个int类型。但是这剩下的15空间，他到底用没用，是没有规定的。所以他不具备跨平台性

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再来看看这个代码：

struct S
{
char a:3;
char b:4;
char c:5;
char d:4;
};
 
int main()
{
    struct S s = {0};   
    s.a = 10;
    s.b = 12;
    s.c = 3;
    s.d = 4;
    return 0;
}

先给a开辟了1字节空间：00000000，a需要三3个比特位的空间，我先使用前三位，还是后三位呢，标准未定义，我们倘若他不会用，是怎样的呢：

b需要占四个比特位，一个字节空间是足够的，所以放了上来。但还剩下一个比特位了，容不下c了，就再开辟一字节空间。但是剩下的那一个比特位的空间有没有用呢，标准未定义不得而知。

c用了五个比特位后，已经容不下d了，就再开辟了一个字节的空间，剩下的空间有没有被用，不得而知

这样而来按照这思路走就占了三个字节的空间

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。而且16位机器中的int为2字节，在32/64位机器上int为4字节）
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。

位段应用的例子：

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枚举

枚举就是为了解决把可能的一一列举出来：
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。
月份有12个月，也可以一一列举
这里就可以使用枚举了。

 枚举的定义：

enum Sex
{
	MALE,
	FEMALE,
	SECRET
};
 
enum Day
{
	Mon,//默认为0开始
	Tues,
	Wed,
	Thur,
	Fri,
	Sat,
	Sun
};
 
enum Color
{
	RED=5,//如果给初始化为5了的话，后面就依次为6 7，就依次加了
	GREEN,
	BLUE
};
 
//#define RED 5
//#define GREEN 8
//#define BLUE 9
 
int main()
{
 
	enum Color c = RED;
 
	printf("%d\n", RED);
 
	//printf("%d\n", GREEN);
	//printf("%d\n", BLUE);
 
	//enum Sex s = MALE;
	//enum Sex s2 = FEMALE;
	//enum Day d = Fri;
	//enum Color c = GREEN;
 
	return 0;
}

注意：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
所以=不是赋值，他是初始化。

#define 也可以定义常量，有什么区别吗

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
6.define会在预编译期间直接把我写的那个名称，变成我初始化的常量数字

 2：当我写成 enum Colour= 5，c语言不会报错，但是cpp就会，他对类型的检查不够严格。要写成enum Colour=Red，就可以。

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。
clr = 5; //err

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 联合体（共用体）

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）。

联合类型的声明： 

union Un
{
    char c;
    int i;
};
//联合变量的定义
union Un u;
 
//计算连个变量的大小
    printf("%d\n", sizeof(u));//大小是4

我们有一块空间是共用着的，所以联合体在同一时间只会用一个。

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）。

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  我知道i的地址是int*类型的，强制转换成char*就访问一个字节的数据

现在我们这样做：

给i赋值，刚好把c改了，再返回c，就知道存的是什么了，利用它的特点，就能很好的判断了

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联合大小的计算

联合的大小至少是最大成员的大小，但不一定就是最大的那个。联合体也是存在对齐的。
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。

 比如说，他的大小就是8

首先arr是个数组，如果成员是数组，我们看对齐数时，不是看数组，而是看数组的成员。char的对齐数就是1，放了五个char。int的对齐数是4，所以我要浪费掉三个字节，8才是我们这个联合体的大小

注意：共用都是从开始位置开始共用的，short和int他们起始位置是一样的，不是用最后四个字节，而是前面四个字节

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