结构体

结构体的声明

struct tag  //结构体类型，tag 结构体标签
{
    member-list;
}variable-list;

特殊的声明：省略结构体标签（tag）

struct
{
  int a;
  char b;
  float c;
}x;

struct
{
  int a;
  char b;
  float c;
}a[20],*p;

[ ] 结构体成员

可以是标量、数组、指针，甚至是其它结构体
[ ] 访问结构体成员

结构体变量访问成员：结构变量的成员是通过点操作符访问的。

struct Stu
{
  char name[20];
  int age;
};

int main()
{
    struct Stu s;  //定义结构体变量
    strcpy(s.name,"zhangsan");
    s.age = 20;
    return 0;
}

结构体访问指针变量的成员

struct S
{
   char name[20];
   int age;
}s;

void print(struct S* ps)
{
    printf("%s %d",(*ps).name,(*ps).age);
    printf("%s %d",ps->name,ps->age);
}

结构体的自引用

//eg1
struct Node
{
  int data;
  struct Node* next;
};

//eg2
typedef struct Node
{
  int data;
  struct Node* next;
}Node;

结构的不完整声明

struct B；//在A中B还没有定义，所以必须要在A前声明B
struct A
{
   int a;
   struct B* pb;
};
struct B
{
  int b;
  struct A* pa;
};

结构体变量的定义和初始化
[ ] 变量的定义

struct Point
{
  int x;
  int y;
}p1;  //声明类型同时定义变量p1

struct Point p2;//定义结构体变量p2

初始化

struct Stu
{
  char name[15];
  int age;
};
//初始化
struct Stu s = {"zhangsan",20};
//结构体嵌套初始化
struct Node
{
    int data;
    struct Stu s;
    struct Node* next;
}n1 = {10,{"lisi",19},NULL};

结构体传参

struct S
{
    int data[100];
    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);
    print2(&s);
    return 0;
}

函数传参的时候参数是需要压栈的，如果传递结构体对象的时候，结构体过大，压栈时系统开销大，会导致性能下降，所以选择传址

结构体内存对齐

结构体的内存对齐是拿空间换取时间的做法

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中默认为8，Linux中默认为4

结构体总大小为最大对齐数的整数倍

如果嵌套了结构体，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的整数倍

#include <stdio.h>

struct S1
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
struct S2
{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};
struct S3
{
	double d;
	char c;
	int i;
};
//结构体的嵌套
struct S4
{
	char c1;
	struct S3 s3;
	double d;
};
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct S1));
	printf("%d\n", sizeof(struct S2));
	printf("%d\n", sizeof(struct S3));
	printf("%d\n", sizeof(struct S4));

	return 0;
}

结果：image

这里只对S4进行分析

如图：

在设计结构体的时候，我们既要满足对其又要节省空间，所以让占用空间小的成员尽量集中在一起

位段

位段的声明与结构体类似，但有两处不同

位段的成员必须是int、unsigned int、signed int

位段的成员名后面有一个冒号和一个数字

struct A
{
    int _a:2;
    int _b:5;
    int _c:10;
    int _d:30;
};

printf("%d\n",sizeof(struct A));  //8

冒号后边的数字为比特位

接下来分析下位段的空间是如何开辟的

#include <stdio.h>

struct S
{
	char a : 3;
	char b : 4;
	char c : 5;
	char d : 4;
};

int main()
{
	struct S s = {0};
	s.a = 10;
	s.b = 12;
	s.c = 3;
	s.d = 4;
	printf("%d\n",sizeof(struct S));//3
	return 0;
}

如图：所示

[ ] 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类型
2. 位段设计很多不确定因素，且是不跨平台的，注意可移植程序避免使用位段
[ ] 位段的跨平台问题
1. int位段被当成有符号还是无符号数不确定
2. 位段中最大位的数目不确定。（16位机器最大16,32位机器最大32）
3. 位段中的成员在内存中从左向右还是从右向左分配未定义
4. 当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳第一个位段剩余位时，舍弃剩余位还是利用剩余位，不确定

枚举（一一列举）

enum Day
{
    //枚举常量
    MON,
    TUE,
    WED,
    THUR,
    FRI,
    SAT,
    SUN
};

枚举常量的值默认从0开始，依次递增1，在定义时也可以赋初值

enum Color
{
    RED = 1,
    GREEN = 3,
    BLUE = 4
};

枚举的优点
1. 增加代码的可读性和可维护性
2. 枚举有类型检查，更加严谨（只能拿枚举常量给枚举变量赋值，这样不会出现类型的差异）
3. 防止命名污染，便与调试，一次可定义多个常量

联合（共用体）

联合类型的定义

联合类型的定义的成员共用同一块空间

union Un
{
    char c;
    int i;
};

printf("%d\n",sizeof(union Un));//4

//联合的特点：成员共用同一块空间
union Un
{
    int i;
    char c;
};

union Un un;
printf("%d\n",&(un.i));
printf("%d\n",&(un.c));

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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时，就要对齐到最大对齐数的整数倍

union U1
{
    char c[5];
    int i;
};
union U2
{
    short c[7];
    int i;
};

printf("%d\n",sizeof(union U1));//8
printf("%d\n",sizeof(union U2));//16

联合的一些应用

判断大小端存储

int check_sys()
{
    union
    {
        int i;
        char c;
    }un;
    un.i = 1;
    return un.c;
    //返回1小端存储，返回0大端存储
}

联合和结构体的使用（IP地址）

//将long类型的IP地址转换为点分10进制的表示形式
union ip_addr
{
    unsigned long addr;
    struct
    {
        unsigned char c1;
        unsigned char c2;
        unsigned char c3;
        unsigned char c4;
    }ip;
};
int main()
{
    union ip_addr my_ip;
    my_ip.addr = 123456789;
    printf("%d.%d.%d.%d\n",my_ip.ip.c4,my_ip.ip.c3,my_ip.ip.c2,my_ip.ip.c1);
    return 0;
}