C语言用例子一次性讲清楚结构体和联合体区别，xdm看过来！

Posted 2021-08-29 SuchABigBug

自定义类型

• 一、结构体
• • 1. 结构体声明
  • 2. 结构体初始化
  • 3. 结构体内存对齐
  • 3. 结构体位段
• 二、联合体（共同体）
• 三、枚举

一、结构体

1. 结构体声明

正常声明,特殊声明以及自引用

普通的声明方式一般为：

struct Car{
	char carBrand[20];
	int carEngineVolume;
	int year;
	char manufacturingCountry[20];
};

匿名声明方式：

struct {
	char carBrand[20];
	int carEngineVolume;
	int year;
	char manufacturingCountry[20];
}*Car;

结构自引用：

如链表的定义

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

2. 结构体初始化

以车为例子

struct Car volks = {"Volkswagen", 8, 2, "Germany"};

3. 结构体内存对齐

重点来了！！！
c语言中的结构体内存是如何对齐的呢？

根据一下几个原则：

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）

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。

⚠️注意：对齐数默认值在不同编译器下不相同，我们可以在文件的开头用#pragma pack(4)进行声明对齐数

内存对齐实际上能解决两个问题：

1. 平台移植问题，不是所有硬件平台都能访问任意地址的任意数据
2. 性能问题，如果不对齐，处理器可能需要两次访问内存而对齐后仅需要一次，以空间换时间

下面的结构体大小为12

struct S{
	int a; // 0 1 2 3 
	short b; //4 5 
	char c; // 6
	int d; // 7 浪费，8 9 10 11 
};

根据上面的规则进行运算：

1. 首先第一个成员从偏移量0开始，占4个字节也就是 0，1，2，3
2. 然后偏移量到4，判断short自身大小为2，对齐数是4，最小对齐数是2，偏移量4正好是2的整数倍，因此占两个字节4，5
3. char占一个字节，偏移量目前为6，6是1的倍数，这里占1个字节 6
4. 下一个int自身大小为4，对齐数为4，选择4，偏移量7不是4的整数倍因此偏移量浪费7，偏移量到8的时候对齐，占8，9，10，11
5. 最后又规定结构体总大小为最大最齐数的整数倍，结构体总大小为12， 最大对齐数为4条件成立，因此结构体大小为12

3. 结构体位段

⚠️注意：位段和结构体类似，但位段的声明成员必须是int或 signed int，还有成员后面有一个冒号:和一个数字，也就是多少比特

举个例子

struct A{

    int __a__: 2;
    int __b__: 7;
    int __c__: 1;
    int __d__: 8;
    int __e__: 5;
};

int main(){

    struct A size = {0};
    size.__a__ = 5;
    size.__b__ = 4;
    size.__c__ = 10;
    size.__d__ = 12;
    size.__e__ = 8;

    //1 4 0 c 8
    printf("%2x %2x %2x %2x %2x  ", size.__a__, size.__b__, size.__c__, size.__d__, size.__e__);
    return 0;
}

二、联合体（共同体）

联合是一种特殊的自定义类型，和结构体不同的是这些成员共用一块空间，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，就需要对齐到最大对齐数的整数倍

union Un
{
	short s[7];
	int n;
};

这里的short本身大小为2，数组共14，int自身大小为4，所以这里的最大对齐数是14，又因为要最大成员int对齐到最大对齐数的整数倍那么就需要对齐到16，所以这里联合体大小为16

三、枚举

枚举就是列举，默认从0开始，依次增加

enum color{

	R, // 0
	G, // 1
	B, // 2
	Y= 255, // 255
	P  // 256
};

枚举的优点：
可以增加代码的可读性和维护性，尤其在case中
便于携带调试和使用方便，一次可以定义多个常量

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