C语言----结构体，枚举，共用体

Posted 2021-06-27 4nc414g0n

1）结构体

//例：一个描述学生的结构体
struct Stu
{
	char name[20];//名字
	int age;//年龄
	char sex[5];//性别
	char id[20];//学号
};

匿名结构体

//例1:
struct
{
	int a;
	char b;
	float c;
}x;
//例2:
struct
{
	int a;
	char b;
	float c;
}a[20], *p;

1. 在这里我们会认为p = &x;没有问题，但是编译器会将两个声明当成完全不同的两个类型，是非法的
2. 匿名结构体创建后只能用一次

结构的自引用

错误的自引用(会造成死递归)：

struct N
{
	int a;
	struct N n;
};

在线性数据结构中有顺序表和链表，顺序表及连续存放数据的空间，
但令一种方式在内存中的存放没有规律，但是通过将结构体分为数据域和指针域，指针域及为下一个结构体的地址，只要知道第一个数据就可以得到之后的数据，这就是链表，如图

正确的自引用(包含同类型的结构体指针，而不是变量)：

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

注意，以下代码：

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

上面代码错误 执行会先创建Node* next变量才会去typedef

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

结构体变量的定义和初始化
结构体嵌套初始化

struct Node
{
	int data;
	struct Point p;
	struct Node* next;
}n1 = {10, {4,5}, NULL};
struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};//结构体嵌套初始化

结构体内存对齐
例：

struct S3
{
	double d;
	char c;
	int i;
};
printf("%d\\n", sizeof(struct S3));
//练习4-结构体嵌套问题
struct S4
{
	char c1;
	struct S3 s3;
	double d;
}
printf("%d\\n", sizeof(struct S4));
打印 16 32

计算结构体的大小

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。
3. 对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值
4. VS中对齐数默认的值为8,Linux无规定
5. 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。
6. 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?

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

为了要满足对齐，又要节省空间，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
S1和S2类型的成员一模一样，但是S1和S2所占空间的大小有区别

//例如：
struct S1
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
struct S2
{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};

或者我们可以修改默认对齐数

#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认

结构体传参

//结构体传参
void print1(struct S s)
{
	printf("%d\\n", s.num);
}
//结构体地址传参
void print2(struct S* ps)
{
	printf("%d\\n", ps->num);
}
int main()
{
	print1(s);  //传结构体
	print2(&s); //传地址
	return 0;
}

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 结构体传参的时候，要传结构体的地址

位段

1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int ,char(整形家族)。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

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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

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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

例：

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;

a：10：二进制：01010
b：12：二进制：01100
c：3： 二进制：00011
d：4： 二进制：00100

2）枚举

枚举类型大小和int一样占4个字节
例：性别枚举

enum sex
{
	male,
	female,
	secret
}

使用（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 sex linda = female;

限定female来自于sex，加上限定符'::'

enum sex linda = sex::female;

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

枚举相对于#define的优点

如：#define N 5
#define是在预编译阶段直接将N替换为5(不便于调试)

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

3）联合(共用体)