文章目录
1 结构体1.1 结构的基础知识1.2结构的声明1.3 特殊的声明1.4 结构的自引用1.5 结构体变量的定义和初始化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 2. 位段2.1 什么是位段2.2 位段的内存分配2.3 位段的跨平台问题2.4 位段的应用 3. 枚举3.1 枚举类型的定义3.2 枚举的优点3.3 枚举的使用 4. 联合（共用体）4.1 联合类型的定义4.2 联合的特点4.3 联合大小的计算
1 结构体
1.1 结构的基础知识
结构是一些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量。
1.2结构的声明
struct tag{ member-list;}variable-list;例如描述一个学生：
#include <stdio.h>struct Stu{char name[20];//名字int age;//年龄char sex[5];//性别char id[20];//学号}; //分号不能丢int main(){struct Stu;return 0;}也可以写成下面这样：
struct Stu{//成员变量char name[20];int age;float weight;} s4, s5, s6;//全局变量（此处可加变量可不加）int main(){struct Stu s1;//局部变量struct Stu s2;struct Stu s3;return 0;}1.3 特殊的声明
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
比如：
//匿名结构体类型struct{int a;char b;float c;}x;//（必须加名字才能用）struct{int a;char b;float c;}a[20], * p;上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。
那么问题来了？
在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &x;
警告：
编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型。
所以是非法的。
匿名结构体只能用一次，是不够方便的
1.4 结构的自引用
数据的存储结构
在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？
//代码1struct Node{int data;struct Node next;};//可行否？答：不可行
正确的自引用方式：
//代码2struct Node{int data;struct Node* next;};注意：
//代码3typedef struct{ int data; Node* next;}Node;//这样写代码，可行否？//答：不行//解决方案：typedef struct Node{ int data; struct Node* next;}Node;//对匿名结构体重命名时的Node是结构体类型而不是变量1.5 结构体变量的定义和初始化
有了结构体类型，那如何定义变量，其实很简单。
struct S{int x;int y;}p1; //声明类型的同时定义变量p1struct S p2; //定义结构体变量p2//初始化：定义变量的同时赋初值。struct S p3 = { 100,'q' };struct Stu //类型声明{char name[15];//名字int age; //年龄};struct Stu s = { "zhangsan", 20 };//初始化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
现在我们深入讨论一个问题：计算结构体的大小。
这也是一个特别热门的考点： 结构体内存对齐
代码演示：
struct S1{int i;char c1;};struct S2{char c1;int i;char c2;};struct S3{char c1;int a;char c2;char c3;};int main(){printf("%d\n", sizeof(struct S1));printf("%d\n", sizeof(struct S2));printf("%d\n", sizeof(struct S3));return 0;}运行结果：
画图理解s1的存放方式
我们可以用offsetof这个宏来计算一下偏移量
#include <stddef.h>#include <stdio.h>struct S{char c;int a;};int main(){struct S s = {0};printf("%d\n", offsetof(struct S, c));//0printf("%d\n", offsetof(struct S, a));//4return 0;}运行结果：
offsetof是一个宏，用来计算偏移量，使用时要包含头文件 #include <stddef.h>
举例说明：
结构体里嵌套结构体的类型
考点
如何计算？
首先得掌握结构体的对齐规则：
VS中默认的值为8
gcc环境下没有默认对齐数（没有默认对齐数时，对齐数就是成员自身的大小）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，如果不够，则浪费空间对齐。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。
为什么存在内存对齐?
大部分的参考资料都是如是说的：
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。
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：
让占用空间小的成员尽量集中在一起。
例如：
struct S1{char c1;int i;char c2;};struct S2{char c1;char c2;int i;};S1和S2类型的成员一模一样，但是S1和S2所占空间的大小有了一些区别。
1.7 修改默认对齐数
之前我们见过了 #pragma 这个预处理指令，这里我们再次使用，可以改变我们的默认对齐数。
#include <stdio.h>#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8struct S1{char c1;int i;char c2;};#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1struct S2{char c1;int i;char c2;};#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认int main(){//输出的结果是什么？printf("%d\n", sizeof(struct S1));printf("%d\n", sizeof(struct S2));return 0;}运行结果：
结论：
结构在对齐方式不合适的时候，我么可以自己更改默认对齐数。
1.8 结构体传参
我们直接看代码：
struct S{int data[1000];int num;};struct S s = { {1,2,3,4}, 1000 };//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;}上面的 print1 和 print2 函数哪个好些？
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。
2. 位段
2.1 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。
比如：
struct A{ int _a:2; int _b:5; int _c:10; int _d:30;};A就是一个位段类型。
那位段A的大小是多少？
//位段 - 二进制位struct A{int _a : 2;int _b : 5;int _c : 10;int _d : 30;};//47 bit//int main(){struct A sa = {0};printf("%d\n", sizeof(sa));return 0;}打印结果：
2.2 位段的内存分配
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。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。//一个例子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;//空间是如何开辟的？
假设分配到的内存中的比特位是由左向右使用
分配的内存剩余的比特位不够使用时，浪费掉
2.3 位段的跨平台问题
int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。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。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。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。总结：
跟结构相比，位段可以达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。
2.4 位段的应用
3. 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
月份有12个月，也可以一一列举
这里就可以使用枚举了。
3.1 枚举类型的定义
enum Day//星期{ Mon, Tues, Wed, Thur, Fri, Sat, Sun};enum Sex//性别{ MALE, FEMALE, SECRET}；enum Color//颜色{ RED, GREEN, BLUE};以上定义的 enum Day ， enum Sex ， enum Color 都是枚举类型。
{}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 Sex{//枚举的可能取值,默认是从0开始，递增1的//枚举常量MALE,FEMALE,SECRET};int main(){enum Sex s = FEMALE;printf("%d\n", MALE);printf("%d\n", FEMALE);printf("%d\n", SECRET);return 0;}打印结果：
当我们把MALE初始化成5时，结果就会从5开始递增
enum Sex{MALE=5,FEMALE,SECRET};结果演示：
当我们把FEMALE初始化成5时，结果就会变成0，5，6
代码演示：
enum Sex{MALE,FEMALE=5,SECRET};打印结果：
3.2 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：
3.3 枚举的使用
enum Color//颜色{RED = 1,GREEN = 2,BLUE = 4};enum Color clr = GREEN;//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。4. 联合（共用体）
4.1 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）。
#include <stdio.h>union Un{char c;//1int i;//4};int main(){union Un u;printf("%d\n", sizeof(u));printf("%p\n", &u);printf("%p\n", &(u.i));printf("%p\n", &(u.c));return 0;}打印结果：
4.2 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）。
union Un{int i;char c;};int main(){union Un un;// 下面输出的结果是一样的吗？printf("%d\n", &(un.i));printf("%d\n", &(un.c));//下面输出的结果是什么？un.i = 0x11223344;un.c = 0x55;printf("%x\n", un.i);return 0;}打印结果：
判断当前计算机的大小端存储
这个代码我们之前写过，但是现在有一种新的写法
看代码：
union Un{char c;//1int i;//4};int main(){union Un u;u.i = 1;if (u.c == 1)printf("小端\n");elseprintf("大端\n");return 0;}运行结果：
4.3 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。
比如：
union Un1{char c[5];int i;};union Un2{short c[7];int i;};int main(){//下面输出的结果是什么？printf("%d\n", sizeof(union Un1));printf("%d\n", sizeof(union Un2));return 0;}打印结果：