呕心沥血完成结构体+枚举+联合体小结

c语言里的结构体其实和面向对象的编程语言里的对象很类似，它可以描述我们现实世界里的绝大部分事物。举个例子，如果要描述一辆汽车，可以把汽车这个对象封装起来，定义一个Car结构体，而汽车包含了很多信息，有型号、价格、油量、性能、甚至汽车的构造等等，将这些属性封装到汽车Car结构体中，不仅让人一目了然，更重要的是便于管理，想要修改或增删某些属性时会变得很简单。结构体可以嵌套，我们又可以定义一个更大的结构体“交通工具”，交通工具又可以包含汽车、飞机、火车、自行车等等。以此类推，这样有了结构体世界很多事物都可以在代码世界里进行描述了，是不是很妙？

1.2 结构体类型的声明

struct tag //结构体的名字

{

menber_list;//结构体的成员列表

}variable_list;//这里可以创建实例，这里一般会留空，另外创建更好管理

例如我们想描述一本书，可以创建Book结构：

struct Book

{

char name[20];//书名

char writer[20];//作者

short price;//价格

};

创建实例，也就是让这个结构具体化

int main()

{

struct Book c = { "c语言程序设计", "谭浩强", 55 };//创建实例

c.name;//调用书名

c.writer;//调用作者

c.price;//调用价格

return 0;

}

如果你觉得每次创建实例都要写上struct,嫌麻烦，也有另外一种办法可以解决这个累赘。

typedef struct Book

{

char name[20];

char writer[20];

short price;

}Book;

int main()

{

//struct Book c = { "c语言程序设计", "谭浩强", 55 };//创建实例

Book c = { "c语言程序设计", "谭浩强", 55 };

c.name;//调用书名

c.writer;//调用作者

c.price;//调用价格

return 0;

}

用typedef可以提前在结构体末尾用Book代替struct Book，从而在下次实例化时省去麻烦。

1.3 结构体的自引用

struct Node

{

int data;

struct Node* next;

};//我们可以利用指针实现结构体的自引用

1.4 结构体内存对齐

如何计算？ 首先得掌握结构体的对齐规则：

第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。

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。

VS中默认的值为8

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。

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。

清楚规则后，还是举个例子加以说明

struct S

{

char c1;

int i;

char c2;

};

int main()

{

struct S s;

printf("%d\n", sizeof(s));

return 0;

}

运行结果，结构体大小位4个字节

用一张图来解释上面结果

为什么存在内存对齐?

大部分的参考资料都是如是说的：

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。

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。

总体来说：

结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

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：只需要把小内存的变量放在前面，让占用空间小的成员尽量集中在一起，即可。

举个例子，还是刚才的结构体，但是把结构体变量换一下位置，空间就能节省4个字节

1.5 结构体传参

struct S

{

int data[1000];

int number;

};

struct S s = { { 1, 2, 3, 4 }, 1000 };

//结构体传参

void print1(struct S a)

{

printf("%d\n", a.number);

}

//结构体地址传参

void print2(struct S* p)

{

printf("%d\n", p->number);

}

int main()

{

print1(s);

print2(&s);

return 0;

}

你知道这两种传参，哪种更好吗？

答案是：首选print2函数。

原因： 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。 结论： 结构体传参的时候，要传结构体的地址。

1.6 结构体实现位段

什么是位段 位段的声明和结构是类似的，有两个不同：

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

2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

2 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： 一周的星期一到星期日是有限的7天，可以一一列举。

性别有：男、女、保密，也可以一一列举。

月份有12个月，也可以一一列举 颜色也可以一一列举。 这里就可以使用枚举了。

2.1 枚举类型的定义

enum Day

{

Mon,

Tues,

Wed,

Thur,

Fri,

Sat,

Sun

};

enum Day d = Mon;

以上定义的 enum Day是枚举类型。 {}中的内容是枚举类型的可能取值，也叫枚举常量。

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。 例如：

enum RGB

{

RED = 1,

GREEN = 2,

BLUE = 5

};

2.2 枚举的优点

我们可以使用 #define 定义常量，为什么非要使用枚举？ 枚举的优点：

增加代码的可读性和可维护性

和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。

防止了命名污染（封装）

便于调试

使用方便，一次可以定义多个常量

3 联合（共用体）

3.1 联合类型的定义

联合也是一种特殊的自定义类型 这种类型定义的变量也包含一系列的成员，特征是这些成员公用同一块空间（所以联合也叫共用体）。 比如：

union Un

{

//公用一个存储空间

char c; //4个字节

int i; //1个字节

};

Union Un u;//联合体的定义

举个例子

可以利用联合体特点，判断当前计算机的大小端

//大端存储：就是把一个数的低位字节序的内容存放到高地址处，高位字节序的内容存放在低地址处。

//小端存储：就是把一个数的低位字节序的内容存放到低地址处，高位字节序的内容存放在高地址处。

int check_sys()

{

union Un

{

char c;

int i;

}u;

u.i = 1;

return u.c;//返回0为大端，返回1为小端

//低地址 高地址

//00 00 00 01 大端

//01 00 00 00 小端

}

int main()

{

int ret = check_sys();

if (ret == 1)

{

printf("小端\n");

}

else

{

printf("大端\n");

}

return 0;

}

3.2 联合的特点

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）。

3.3 联合大小的计算

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，就要对齐到最大对齐数的整数倍。

举个例子

union Un

{

short arr[7];

int i;

}u;

int main()

{

printf("%d\n", sizeof(u));

return 0;

}

输出结果是16

i 和 arr[7] 大小分别为4和14，取最大值14，但是最大值必须为对齐数的整数倍，对齐数是8，所以联合体大小为16。