C语言进阶—— 结构体总结（位段 枚举公用体）
Posted Perceus
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C语言进阶—— 结构体总结（位段 枚举公用体）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
@toc
⌛一、结构体
1.结构的基础知识
2.结构体的声明
//结构体的声明
struct tag
{
member_list;
}variable_list;
例如描述一个学生：包括学生的姓名、学号、年龄、性别
struct Student
{
char name[20];//姓名
char id[20];//学号
int age;//年龄
char sex[5];//性别
};//分号不能丢弃
#include<stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
char sex[5];
char phone[20];
int age; //结构体成员变量
}s4,s5,s6; //全局变量
struct Stu s7;//全局变量
int main()
{
struct Stu s1;//局部的临时变量
struct Stu s2;
return 0;
}上面的结构体声明方式属于完全声明，当然也存在不完全声明的情况，比如说省略结构体的标签
举例：
//匿名结构体类型
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}*p; //结构体指针上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。那么问题来了？
typedef-- - 类型重定义
思考：能否用typedef来重定义匿名结构体类型呢？
例如：
typedef struct
{
int data;
Node* next;
}Node;
//这样写代码，可以吗?这种方式在编译器下是跑不过的！
解决方法：
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;思考：struct Node next; 可以用Node next; 来替代吗？
3.结构体的自引用
思考：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?BUXING
如果可以，那sizeof(struct Node)是多少 ?
结构体正确的自引用方式：
//代码2
struct Node
{
int data;//数据域
struct Node* next;//指针域
};这种方式为什么又可以成功呢？
4.结构体变量的定义和初始化
有了结构体类型，那要怎么样来定义结构体变量和初始化变量呢？
举例1：
typedef struct Point
{
int x;
int y;
}node;//声明结构体类型的同时定义变量p1
node p2={1,1};
struct Point p3 = { 1,1 };//初始化：定义变量的同时给变量赋值举例2：
struct Stu//类型声明
{
char name[20];//姓名
int age;//年龄
};
struct Stu s = { "Student_zhang",20 };//初始化举例3
struct Point
{
int x;
int y;
}p1;//声明结构体类型的同时定义变量p1
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,{1,2},NULL };//结构体嵌套初始化5.结构体内存对齐
关于结构体的基本使用我们已经掌握了，那么我们现在来讨论一个深层次的问题；
任何的数据类型都应该有其对应的内存空间大小，比如char大小为1个字节，int类型为4个字节，double类型是8个字节等等，没有确定的大小，就无法在创建的时候知道该分配给该类型变量的内存空间是多少。所以，结构体的大小是多少？又该如何计算呢？
这涉及到一个热门考点：结构体内存对齐！
特别注意：第4点这里，嵌套的结构体对齐到的不是结构体整体大小的整数倍，而是结构体自己的最大对齐数的整数倍。
练习1：
#include<stdio.h>
struct s1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
int main()
{
printf("%d\\n", sizeof(struct s1));
return 0;
}分析：
结果展示：
练习2：
#include<stdio.h>
struct s2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\\n", sizeof(struct s2));
return 0;
}
结果展示：
练习3：
#include<stdio.h>
struct s3
{
double d;
char c;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\\n", sizeof(struct s3));
return 0;
}分析：
结果展示：
练习4：
结构体嵌套问题
#include<stdio.h>
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
}s3;
struct s4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
int main()
{
printf("%d\\n", sizeof(struct s4));
return 0;
}分析：
结果展示：
思考：为什么存在内存对齐 ?
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?
例如: 将练习1中的方式改成练习2中的方式：
struct s1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct s2
{
char c1;
char c2;
int i;
};6.修改默认对齐数
使用#pragma，可以用来改变我们的默认对齐数。
举例
#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()
{
printf("%d\\n", sizeof(struct s1));
printf("%d\\n", sizeof(struct s2));
return 0;
}上面这个代码输出的结果是什么？
结果展示：
7.offsetof 宏
百度笔试题 :
考察︰offsetof宏的实现
之后学习到宏知识再去实习这个功能
#include<stdio.h>
#include<stddef.h>
struct s2
{
char c1;
int i;
char c2;
};
int main()
{
printf("%d\\n", offsetof(struct s2, c1));
printf("%d\\n", offsetof(struct s2, i));
printf("%d\\n", offsetof(struct s2, c2));
return 0;
}
8.结构体传参
举例：
#include <stdio.h>
struct S
{
int data[1000];
double num;
};
struct S s = { {1, 2, 3, 4}, 3.14 };
//结构体传参
void print1(struct S tmp)
{
printf("%d %lf \\n", s.date,s.num);
}
// 结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{
printf("%d %lf \\n", ps->date,ps->num);
}
int main()
{
print1(s);//传结构体
print2(&s);//传结构体地址
return 0;
}思考：上面的print1和print2函数哪个好些 ?
原因︰
⚽二、位段
1.什么是位段 ?
位段的声明和结构是类似的，有两个不同︰
举例：
#include <stdio.h>
struct A
{
int _a : 2;
int _b : 5;
int _c : 10;
int _d : 30;
};
int main()
{
printf("%d\\n", sizeof(struct A));//占八个字节
return 0;
}struct A就是一个位段类型，那么A的大小是多少呢？
要想回答上面的这个问题，首先要了解位段的成员名后边有一个冒号和一个数字，这个数字的含义是什么。实际上冒号后面的数字表示的是二进制bit位，具体分析如下：
2.位段的内存分配
1.位段的成员可以是int unsigned intsigned 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
举例：
#include<stdio.h>
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;
}
执行前：
执行后：
分析：
再看一个位段在内存中存储的分析
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。
4.位段的应用场景
网络传输协议包（计算机网络中数据传输协议包会提及）
中文对照版：
⛲三、枚举
什么是枚举？
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：
枚举类型的定义
enum Day//星期
{
//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 rgb
{
RED,
GREEN,
BLUE
};以上定义的enum Day, enum sex，enum color都是枚举类型。
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，这些值叫做枚举常量。
例如：
enum color//颜色--三原色 rgb
{
// =数字 视为修改初始值
RED = 4,
GREEN = 6,
BLUE = 8
};此时该枚举类型的常量值为4，6，8。
枚举的优点
为什么使用枚举 ?
我们可以使用#define定义常量，为什么非要使用枚举 ?
枚举的使用
枚举常量给枚举变量赋值
enum color//颜色
{
RED = 1,
GREEN = 2,
BLUE = 4
};
enum color c1r = 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 错误用法 报错
//枚举常量和常量值是有区别的，将常量直接赋值给枚举常量类型，编译器会报错或警告扩展：枚举类型的常量如果中间某个值被自定义赋值，那么其前面的值仍然从0开始递增，其后面的值按照自定义的值递增。
枚举是一种类型，可以用来定义变量-- - 枚举变量，但是其成员是常量值-- - 枚举常量
⌚四、共用体
什么是共同体？
比如∶
#include<stdio.h>
//共用体类型的声明
union Un
{
char c;
int i;
};
int main()
{
union Un u;
printf("%d\\n", sizeof(u));
printf("%d\\n", sizeof(u.c));
printf("%d\\n", sizeof(u.i));
printf("%p\\n", &u);
printf("%p\\n", &(u.c));
printf("%p\\n", &(u.i));
return 0;
}
内存分析：
共用体的特点
共用体大小的计算
举例：
#include<stdio.h>
union u1
{
char ch[5];
int i;
};
union u2
{
short s[7];
int i;
};
int main()
{
printf("%d\\n", sizeof(union u1));
printf("%d\\n", sizeof(union u2));
return 0;
}
分析：
结果展示：
共用体的应用举例
利用共用体的特点，我们可以用来判断计算机的大小端字节序
#include<stdio.h>
union u1
{
char ch;
int i;
};
int main()
{
union u1 a;
a.i = 1;
if (a.ch == 1)
printf("小端字节序\\n");
else
printf("大端字节序\\n");
return 0;
}
以上是关于C语言进阶—— 结构体总结（位段 枚举公用体）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章