详解C语言中的自定义类型（结构体，枚举，联合）_c语言结构变量 枚举变量 联合变量

目录

1. 结构体 

1.1 结构的声明

 1.2 结构的自引用

1.3  结构体变量的定义和初始化

1.4 结构体内存对齐 (计算结构体的大小) 

 1.5 结构体传参

2. 位段（结构体实现位段） 

2.1 什么是位段 

2.2 位段的内存分配 

2.3 位段的跨平台问题 

3. 枚举 

3.1 枚举类型的定义 

3.2 枚举类型的使用 

3.3 枚举类型的优点 

4. 联合（共用体） 

4.1 联合类型的定义 

4.2 联合类型的特点和使用 

4.3 联合类型的大小计算 

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在C语言中除了int，char等这些内置类型外，我们还有一些自定义类型，如：结构体类型，枚举类型和共用体类型。下面让我们一起来详细的学习这些自定义类型。

1. 结构体 

结构体：结构是一些值得集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员变量可以是不同类型的变量。（注意区分数组：数组是同一类型的集合）

1.1 结构的声明

struct tag：类型标签

member-list：类型成员

variable-list：结构类型变量名

例：描述一个学生

 特殊的结构声明—匿名结构体类型

匿名结构体类型：既在声明时省略结构名，直接在声明后面创建结构体变量名，一般使用在嵌套结构体中

匿名结构体类型特点：只能使用一次，不能多次创建变量。

例：

struct s
{
	struct //省略结构体标签
	{
		int a;
		char b;
		char c[10];
	};
};
 
int main()
{
	struct  s s1 = { 5,'x',"hello" };
	printf("%d %c %s\n", s1.a, s1.b, s1.c);
	return 0;
}

 1.2 结构的自引用

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

 常见的自引用错误：

1. 在类型中包含自己类型成员

改正：

 2. 在类型还没完全创建完成时进行自引用

 改正：

1.3  结构体变量的定义和初始化

定义结构体变量：

struct S
{
	int a;
	char b[10];
}s1;//声明的同时定义s1变量
struct S s2;
// s1和s2为全局变量
int main()
{
	struct S s3;//局部变量
	return 0;
}

初始化结构体变量：

struct S
{
	int a;
	char b[10];
};
struct S s2 = { 8,"hello" };//全局初始化
struct X
{
	int a;
	struct S s1;
};
int main()
{
	struct S s1 = { 10,"hello" };
	struct X x1 = { 8,{10,"world"} };//嵌套结构体初始化
	return 0;
}

1.4 结构体内存对齐 (计算结构体的大小) 

如何计算结构体的大小？首先要了解结构体内存对齐。

结构体内存对齐的规则：

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。
例：

struct S
{
	char a;
	int b;
	char c;
};
 
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct S));
	return 0;
}

 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？参照大部分资料总结

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。
总结：结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法

如果我们要满足对齐又要满足节省空间：让占用空间小的成员尽量集中在一起。

 1.5 结构体传参

结构体在传参的时候一样有传值和传址，那结构体在传参的时候我们一般选择哪种呢？为什么选择呢？让我们一起学习

struct s
{
	int a;
	char b[10];
};
 
void test1(struct s a)//在函数传参时需要压栈，创建一个结构体
{
	printf("%d %s\n", a.a, a.b);
}
 
void test2(struct s* a2)//传参的是地址，直接找到s1
{
	printf("%d %s\n", a2->a, a2->b);
}
 
int main()
{
	struct s s1 = { 2,"hello" };
	test1(s1);//传结构体
	test2(&s1);//传址
	return 0;
}

在上面简单的一个代码我们就可以发现，结构体传参如果传的是结构体，那我们在传参的时候还要进行压栈，再创建一个结构体来接收，在时间和空间是都有一定的消耗。如果是一个更复杂的结构体，那在传参的时候所需要的空间和时间就需要更多。

总结：结构体传参的时候，要传结构体的地址

2. 位段（结构体实现位段） 

2.1 什么是位段 

位段：位是指 — 二进制位

位段的声明和结构是类似的，有两个不同：
1.位段的成员必须是整形类型如：int、unsigned int 或signed int （char类型也是整整型类型）。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

3.一个数字是指给该变量申请到使用的内存，单位是位（bit）

2.2 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。
例：计算下面位段类型的空间大小

内存分配详解：

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 

3.1 枚举类型的定义 

枚举顾名思义就是一一列举。
把可能的取值一一列举。
例：列举一个星期7天列举出来

 以上定义的 enum day 就是枚举类型。
{}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 枚举类型的使用 

注：只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异

enum day
{
	Mon=1,
	Tues=2,
	Wed=3,
	Thur,
	Fri,
	Sat,
	Sun
};
int main()
{
	enum day da = Wed;
	return 0;
}

3.3 枚举类型的优点 

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，特征是这些成员共用同一块空间（所以联合也叫共用体）

4.2 联合类型的特点和使用 

联合类型的特点：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）。
联合的使用：判断当前机器的大小端http://t.csdn.cn/dVsSv

int check_sys(void)
{
	union
	{
		int i;
		char c;
	}u;
	u.i = 1;
	return u.c;//利用的就是联合类型的特点，共用同一空间
}
 
int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

4.3 联合类型的大小计算 

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。
 例：计算下列程序大小

详解如何计算：