【C语言】自定义类型

目录

一、结构体：

1、结构体的声明：

2、结构体的自引用：

3、结构体变量的定义和初始化：

4、结构体内存对齐：

5、结构体传参：

6、位段：

二、枚举类型：

三、联合体：

一、结构体：

1、结构体的声明：

首先要了解什么是结构：

结构是一些值的集合，与数组不同的是结构的每一个成员变量可以使不同类型的变量。

其声明的时候用struct关键字加上名字，如下定义一个学生的结构体：

struct Student
{char name[20];int age;char sex[10];char id[20];
};

拓展：也可以声明为匿名结构体（就是没有名字的结构体），这种类型的结构体就没有办法使用了，只有在这种类型后面直接定义变量。

struct 
{char name[20];int age;char sex[10];char id[20];
}s1,s2;

如上，这就定义了一个匿名结构体，其定义了s1，s2这样的全局变量，就可以在函数中使用

2、结构体的自引用：

如果在一个结构体中嵌套一个结构体，那么并不是直接在结构体中直接嵌套一个结构体的，因为这样的话，这个结构体的大小就会计算不了（结构体嵌套一个结构体，嵌套一个结构体里面又会有一个结构体，就会计算不了）那么，就需要在一个结构体中，存放执行向下一个结构体的指针，这样的话大小就可以计算了。

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

3、结构体变量的定义和初始化：

1、可以在声明类型的同时定义变量：

struct Student
{char name[20];int age;char sex[10];char id[20];
}s1,s2;

2、可以在全局变量域中定义，并且在定义的同时赋初始值：

struct Node
{int x;int y;
}s1,s2;struct Node s3 = {3,5};

3、若在结构体中引用另一个结构体并初始化：

struct Node1
{int a;int b;
};struct Node2
{char x;struct Node1;float y;
};struct Node2 node = { 'w', { 1,2 }, 3.14f };

4、结构体内存对齐：

结构体对齐规则：

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：编译器默认的对齐数（VS上是8）和该成员大小的 较小值

        可以用pragma pack（N）来修改默认对齐数，N是几，默认对齐数就修改为几，

pragma pack（）这串代码就是取消设置的默认对齐数，还原为默认

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。
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。

那么为什么会有结构体对齐的规则呢？

在大多数资料都是这么说的：

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。

例如：

总的来说：结构体的内存对齐是用空间换时间的做法。

5、结构体传参：

从代码入手：

struct S
{int data[1000];int num;
};struct S s = { {1,2,3,4,5,6,7},13 };void print1(struct S s)
{printf("%d\n", s.num);
}void print2(struct S* s)
{printf("%d\n", s->num);
}
int main()
{print1(s);print2(&s);return 0;
}

在如上代码中，print1就是传结构体即可，print2就是传结构体地址的。

建议：

由于在函数传参的时候，参数是需要压栈的，会有时间和空间上的系统开销，此时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，所以在结构体传参的时候，能传结构体的地址就传结构体的地址。

6、位段：

我们首先来看看位段是怎么定义的：

struct PPR
{int a : 2;int b : 6;int c : 13;int d : 31;char e : 7;unsigned int f : 2;
};

如上所示，

注意：

1、位段的成员必须是整型：int， unsigned int ，char等。

2、位段成员后面加上一个：和数字，来表示这个成员占有几个比特位（不能超过变量本身）

部分成员也可以不加冒号和数字。

理解：

位段时根据后面比特位的大小来给空间的，如：

struct PPR
{int a : 2;int b : 6;int c : 13;int d : 31;char x : 2;char e : 7;
};

对于上诉代码的位段理解：

首先第一个成员是int，就开辟32个比特位，接着把a，b，c可以都存放进去（2+6+13<32）

此时d的话放不进去，那么就在开辟32个比特位，将d存放进去。

在进行判断，发现只剩下一个比特位，x存放不进去，就在开辟char类型（8个比特位），然后将x放进去，在判断发现还剩下6个比特位，小于e，就在开辟8个比特位，将e存放进去。

以上就是位段的存放，但是位段有跨平台的问题：

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够确定（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。

二、枚举类型：

枚举类型就是将有限的值一 一列举出来，比如：星期，月份等等。

1、定义：用关键字enum来定义，总体和结构体大差不差，

例如星期的定义：（各个枚举常量之间用逗号隔开，最后一个枚举常量后面不需要逗号）

enum Day
{Mon,Tues,Wed,Thur,Fri,Sat,Sun
};

2、理解：

这些枚举常量都是有值的，如果均没有赋值就从0开始向下一次增加1；

也可以随便赋值（整型），也是依次向下增加1。

3、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

三、联合体：

联合体也叫共用体，里面的那些成员变量共用同一块空间，

例如：

union Un
{char x;int i;
};

1、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）

但是当最大成员的大小不是最大对齐数的整数倍时，就要对齐到最大对齐数的整数倍。

例如：

union u1
{char arr[5];int i;
};union u2
{short arr[7];int i;
};int main()
{printf("%d\n", sizeof(union u1));printf("%d\n", sizeof(union u2));return 0;
}

2、应用：

判断计算机的大小端：

int main()
{union Un{int i;char a;}un;un.i = 1;if (un.a == 1)printf("小端\n");elseprintf("大端\n");return 0;
}