【C语言】——结构体 + 枚举 + 联合等详解_结构体里用枚举

1.结构体

       结构是一些值的而结合，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
//(1)结构的声明

struct tag{
    member-list ;
}varible-list;

(2)举例：如描述一个学生

struct Stu{
    char name[20];
    int age;
    char sex[2];
    char id[20];
 
};//此处分号不可以省略

(3)    在声明结构体的时候，可以不完全声明

//匿名结构体类型
//如下两个声明省略掉了结构体标签(tag)
/**
struct{
    int a;
    char b;
    float c;
}x;
*/
 
/**
struct {
    int a;
    char b;
    float;
}a[20],*p;
*/

(4)结构体的自引用

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

 

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

(5) 结构体变量的定义和初始化

struct Point{
    int x;
    int y;
 
}p1;               //声明类型的同时定义变量p1
struct Point2 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  {
 
    char name[15];
    int age;
};
struct Stu s = { "张三",22 };         //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
 
 

(6)结构体内存对齐
     计算结构体的大小
       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）其它成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处；
        （3） 对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与额该成员大小的 较小值
                VS中默认的值是8
       （4）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
       （5）如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的额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。

    存在内存对齐的原因：
       （1）平台原因 ：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。  

  总的来说，结构体的内存对齐是拿空间换取时间的做法。

练习1
struct  S1{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
 
struct S2{
	char c1;
	char c2;
	int i;
 
};
 
struct S3{
	double d;
	char c;
	int i;
};
struct S4{	   //结构体嵌套
	char c1;
	struct S3 s3;
	double d;
};
int main(){
	struct S1 s1;
	printf("%d\n", sizeof(s1));		  //12
	struct S2 s2;
	printf("%d\n",sizeof(s2));		   //8
	struct S3 s3;
	printf("%d\n", sizeof(s3));			 //	16
	struct S4 s4;
	printf("%d\n", sizeof(s4));			 //32
	return 0;
}

在设计结构体的时候：让占用空间小的成员尽量集中在一起，可满足对齐和节省空间

struct S1{    //占用空间大小为12
    char c1;
    int i;
    char c2;
};
 
struct S2{     //占用空间大小为8
    char c1;
    char c2;
    int i;
 
};

(7)修改默认对齐数
#pragma预处理指令，可以用来修改默认对齐数
 

# 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(){
	printf("%d\n",sizeof(struct S1));	   //12
	printf("%d\n", sizeof(struct  S2));		//6
	
	return 0;
 
}

(8)结构体传参

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);
}
 
//结构体指针传参
void print2(struct S* ps){
 
    printf("%d\n",ps->num);
}
 
int main(){
    print1(s); //传结构体
    print2(&s);//传地址       
    //传地址的方式比较好，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，参数压栈的系统开销比较大。所以会导致性能的下降。
    //所以，结构体传参的时候，要传结构体的地址。
    return 0;
}

 

2.位段
    位段的声明和结构体是类似的，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
    
(1)位段的举例：

 //A就是一个位段类型
    int _a : 2;
    int _b : 5;
    int _c : 10;
   int _d : 30;
 
};
int main(){
    printf("%d\n", sizeof(struct A));      //位段A的大小是：8
    return 0;
}

(2)位段的内存分配
    
          (1)位段的成员可以是int  unsigned int或者是char(属于整型家族)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。

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;

(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位机器中会出现问题）
    (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：与结构体相比，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。
 

3.  枚举——列举：将可能的值一一列举
(1)枚举类型的定义

//1.星期
enum Day{
    Mon,
    Tues,
    Wed,
    Thur,
    Fri,
    Sat,
    sun
};
//2.性别
enum Sex{
    MALE,
    FEMALE
};
//3.颜色
enum Color{
    RED,
    GREEN,
    BLUE
 
};

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，也叫作枚举常量
//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。

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

(2)枚举的优点
      我们可以使用#define定义常量，
      但使用枚举的优点：
      （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）防止命名污染（封装）
      （4）使用方便，一次可以定义多个变量

(3)枚举的使用

enum Color{//颜色
    RED = 1,
    GREEN = 2,
    BLUE = 4,
};
enum Color color = GREEN;//只能用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）
(1)联合的定义

   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，
   特征是这些成员共用同一块空间（所以联合也叫共用体）
 
(2)联合类型的声明

union Un{
    char c;
    int i;
};
 
int main(){
    //联合变量的定义
    union Un un;
   //计算联合变量的大小
    printf("%d\n", sizeof(un));        //4
    return 0;
 
}

(3)联合大小的计算
  
  1.联合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逇整数倍的时候，就要对齐到最大对齐数的整数倍。

union Un1{
    char c[5];
    int i;
};
union Un2{
    short c[7];
    int i;
};
int main(){
    printf("%d\n",sizeof(union Un1));        //8
    printf("%d\n", sizeof(union Un2));         //16
    return 0;
}