C语言进阶-自定义类型：结构体、枚举、联合

一时失言乱红尘 2024-03-17 22:47 30阅读 0赞

**目录**

一、结构体的声明

1.1 结构的基础知识

1.2 结构的定义

1.3 特殊定义

1.4 结构自引用

1.5 结构体变量和初始化

1.6 结构体内存对齐

1.7 修改默认对齐数

1.8 结构体传参

二、位段

2.1 位段的含义

2.2 位段的内存分配

2.3 位段跨平台问题

三、枚举

3.1 枚举定义

3.2 枚举优点

3.3 枚举使用

四、联合

4.1 联合的定义

4.2 联合的特点

4.3 联合大小的计算

--------------------

## 一、结构体的声明 ##

### 1.1 结构的基础知识 ###

结构是一些值的集合，这些值称为结构的成员变量，结构中的每个成员可以是不同类型的变 量

### **1.2 结构的定义** ###

> struct tag  
> \{  
> member - list;//成员列表  
> \}variable - list;//变量列表

示例：表述学生的信息

> struct stu
> 
> \{
> 
> char id\[12\];
> 
> char name\[20\];  
> char sex\[10\];  
> short age\[4\];
> 
> \}

### 1.3 特殊定义 ###

> struct 
> 
> \{ 
> 
>  int  a ; 
> 
>  char  b ; 
> 
>  float  c ; 
> 
> \} x ;
> 
> struct 
> 
> \{ 
> 
>  int  a ; 
> 
>  char  b ; 
> 
>  float  c ; 
> 
> \}  \* p ;

若p=&x,编译器会将上面的两个定义当成不同的两个类型

### 1.4 结构自引用 ###

结构中包含一个结构体本身的成员。

> struct Node  
> \{  
> int date;//数据域  
> struct Node\* next；//指针域  
> \};
> 
> typedef struct Node
> 
> \{
> 
> int date;//数据域
> 
> struct Node\* next；//指针域
> 
> \}Node;

![29bf9055ccba46478c0f5572f14f6709.png][]

### 1.5 结构体变量和初始化 ###

> struct stu  
> \{  
> char id\[12\];  
> char name\[20\];  
> char sex\[10\];  
> short age\[4\];  
> \} stu1;///定义类型同时定义变量stu1  
> struct stu stu2;//定义结构体变量stu2
> 
> struct stu stu3=\{“1234567890”，“张三”，“男”，21\}；//定义结构体变量时初始化

> struct Point  
> \{  
> int a;  
> int b;  
> \};  
> 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, \{5, 6\},NULL\};//结构体嵌套初始化

### 1.6 结构体内存对齐 ###

> \#include<stdio.h>
> 
> struct s1  
> \{  
> char a1;
> 
> int a2;  
> char a3;  
> \};  
> struct s2  
> \{  
> char a1;  
> char a3;  
> int a2;  
> \};
> 
> int main()  
> \{  
> printf("%d", sizeof(struct s1));  
> printf("%d", sizeof(struct s2));  
> \}

输出

![85bca6b50ee64131bec97e95b7c8c231.png][]

struct s1:![afceee594f3749b8821fe49c6e0a5528.png][]

struct s2:![0a05b644a26c48efba4ed055d7323207.png][]

> struct s3//结构体嵌套  
> \{  
> char c1;  
> struct s2 s2;  
> double d;  
> \}

输出

![c562127d4fdf45e9a13c1740d0f71f97.png][]

![0d31b91566914de9a781266f61ff8b16.png][]

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=成员的大小与编译器默认对齐数中的较小值

vs默认值为8，Linux没有默认对齐数，对齐数为成员大小

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。

存在内存对齐的原因：

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；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。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。

注意：结构体的内存对齐是用空间来换时间。

### 1.7 修改默认对齐数 ###

> \#include <stdio.h>  
> \#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1  
> struct s1  
> \{  
> char c1;  
> int i;  
> char c2;  
> \};  
> int main()  
> \{  
> //printf("%d\\n", sizeof(struct s1));
> 
> //printf("%d\\n", sizeof(struct s2));
> 
> printf("%d", sizeof(struct s1));  
> return 0;  
> \}

输出

![dddf8a217fc946f4bd19681e11515ae5.png][]

> \#pragma pack() //取消设置的默认对齐数，还原为默认

### 1.8 结构体传参 ###

> struct  S 
> 
> \{ 
> 
>  int  data \[ 1000 \]; 
> 
>  int  num ; 
> 
> \}; 
> 
> //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()  
> \{  
> struct S s = \{ \{1,2,3,4\},100 \};
> 
> print1(s);
> 
> print2(&s)  
> return 0;  
> \}

输出

![a368fe655f4b4d3aa0fea176f25a3117.png][]

## 二、位段 ##

### 2.1 位段的含义 ###

位段和结构的定义类似但有两个不同：

1.位段的成员必须是int、unsigned int 、signed int或char类型。

2.位段的成员名后有一个冒号和一个数字。

> struct A1//结构体  
> \{  
> int a;  
> int b;  
> int c;  
> int d;  
> \};  
> struct A2//位段  
> \{  
> int a:2;  
> int b:5;  
> int c:10;  
> int d:30;  
> \};

输出

![8d29a15de4e34e57925d4cc00fa87d43.png][]

输出不一样的原因是：struct A1中每个成员为整型，默认的分配4个字节，那么struct A1总体的大小为16个字节，而struct A2中每个成员后的数字是其大小，单位是bit，也就是说a大小为2个比特位，b大小为5个bit位，c大小为10个bit位，d大小为30个bit位，struct A2总体大小为47个bit位，也就是8个字节（1字节=8bit位）。

### 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，注意可移植的程序应该避免使用位段。

### 2.3 位段跨平台问题 ###

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是从左向右分配，还是从右向左分配的标准还未定义。

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。

注意：与结构相比，位段可以达到同样效果，并且可以节省空间，但是有跨平台问题。

## 三、枚举 ##

枚举就是一一列举，将可能取值都列举出来。例如：星期数只有周一到周日7天，性别只有男 和女等例子都是可一一列举的，可以使用枚举。

### 3.1 枚举定义 ###

> enum DAY//星期，枚举类型  
> \{  
> Mon, //枚举常量  
> Tues, //枚举常量  
> Wed, //枚举常量  
> Thur, //枚举常量  
> Fri, //......  
> Sat,  
> Sun  
> \};  
> enum sex//性别  
> \{  
> male,  
> female  
> \};

这些枚举常量都有值，默认从0开始，依次增加1，而且我们也可以定义时赋初值

> enum color//颜色  
> \{  
> red=1,  
> blue=2,  
> green=3  
> \};

### 3.2 枚举优点 ###

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.便于调试。

4.使用方便，一次可以定义多个常量。

### 3.3 枚举使用 ###

> enum color//颜色  
> \{  
> red=1,  
> blue=2,  
> green=3  
> \};//只能拿枚举常量给枚举变量赋值。

## 四、联合 ##

### 4.1 联合的定义 ###

联合是一种特殊的自定义类型，此类型定义的变量也包含一系列成员，特点是这些成员公用同一块空间，故联合也称共用体。

> \#include<stdio.h>  
> //联合类型的声明  
> union Un  
> \{  
> char c;  
> int i;  
> \};  
> int main()  
> \{  
> //联合变量的定义  
> union Un un;  
> //计算联合变量的大小  
> printf("%d\\n", sizeof(un));  
> \}

### 4.2 联合的特点 ###

联合的成员共用一块空间，不同时使用，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成员。

> \#include<stdio.h>  
> //联合类型的声明  
> union Un  
> \{  
> char c;  
> int i;  
> \};  
> int main()  
> \{  
> union Un un;  
> printf("%d\\n", &(un.i));  
> printf("%d\\n", &(un.c));  
> un.i = 0x11223344;  
> un.c = 0x55;  
> printf("%x\\n", un.i);  
> \}

输出

![59e35e51e47c4504a5c5982dbf6a1cb2.png][]

### 4.3 联合大小的计算 ###

1.  联合的大小至少是最大成员的大小。
2.   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。l

> \#include<stdio.h>  
> union Un1  
> \{  
> char c\[5\];  
> int i;
> 
> \};  
> union Un2  
> \{  
> short c\[7\];  
> int i;  
> \};  
> int main()  
> \{  
> printf("%d\\n", sizeof(union Un1));  
> printf("%d\\n", sizeof(union Un2));  
> return 0;  
> \}

输出

![478c90c22805452ca1cee427e0f06de2.png][]

![c06c7394480045aa956f0503a180fd81.png][]

union实现判断

> \#include<stdio.h>  
> union Un1  
> \{  
> int i;  
> char c;  
> \};
> 
> int main()  
> \{  
> union Un1 un;  
> un.i = 1;  
> if (un.c == 1)  
> printf("小端");  
> else  
> printf("大端");  
> return 0;  
> \}

输出

![67be526bad4943619c9aff4cde30df81.png][]

[29bf9055ccba46478c0f5572f14f6709.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/58519a5cacac48f5a0dfb975335117a7.png
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[afceee594f3749b8821fe49c6e0a5528.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/a599275564ac4a9492f1d3e578589dfa.png
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[dddf8a217fc946f4bd19681e11515ae5.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/e362755c8e2349a0a9f02b993d8ee786.png
[a368fe655f4b4d3aa0fea176f25a3117.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/5afdc21c47b14e59b7cff9fbe6f66096.png
[8d29a15de4e34e57925d4cc00fa87d43.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/06720556d71f4a96bd835f09401dba87.png
[59e35e51e47c4504a5c5982dbf6a1cb2.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/0a2fcb3599c64369a20debabfca0b2bb.png
[478c90c22805452ca1cee427e0f06de2.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/f591770529054532a6816d02ead76a2c.png
[c06c7394480045aa956f0503a180fd81.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/aef6631e194b4f2da66843b2b5fc8cf9.png
[67be526bad4943619c9aff4cde30df81.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/e9a0f90a40744a989fad7512f79431ff.png