【C语言】——自定义类型详解：结构体，枚举，联合
大家好，今天为大家分享一下C语言中的那些自定义类型：结构体，枚举，联合，还有之前可能不曾了解的结构体内存对齐、位段等知识点！！！
一、结构体
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。
结构的声明 : 例如描述一个学生：
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
这就成功定义了一个学生的结构体类型
特殊的结构的声明：
在声明结构的时候，可以不完全的声明。
//匿名结构体类型：结构在声明的时候省略掉了结构体标签
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}a[20], *p;
注意：//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &x;
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。
结构的自引用
//正确的自引用
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
//错误的自引用，促使无法确定结构体的大小
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
解决方案：
typedef struct Node
{
int data;
struct Node* next;
}Node;
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 Point
{
int x;
int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1
struct Point p2; //定义结构体变量p2
//初始化：定义变量的同时赋初值。
struct Point p3 = {x, y};
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
结构体内存对齐:
我们已经掌握了结构体的基本使用了。
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知识点： 结构体内存对齐
大家先看一下下面的代码，大家第一感觉整个结构体的大小的多少呢？
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
两个字符加一个整型不应该是6个字节大小嘛，怎么运行出来是12，这是什么情况呢？这里就需要我们了解学习结构体内存对齐的知识了！
我们先开结构体的内存对齐规则：
- 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。
看来这张图片后我们应该就可以大概明白结构体内存对齐是怎么回事了，也可以明白他的大小为什么是12了！
下面我们看看嵌套结构体大小问题：
struct S4
{
char c1;
struct S1 s1;
double d;
};
printf("%dn", sizeof(struct S4));
我们看看分析：
至于为什么会存在结构体内存对齐呢：
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。
那在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，应该做到：
让占用空间小的成员尽量集中在一起
在上面的内存对齐里面问题提到了默认对齐数，他是可以修改的！
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(1)//设置默认对齐数为8
struct S2
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
//在这个区间里面默认对齐数就是1啦
二、位段
结构体讲完就得讲讲结构体实现 位段 的能力。
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。
下面就是位段的定义
struct A
{
int _a:2;//_a占2个比特位
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？冒号后面的为对应变量所占的bit位
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。
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;}
位段的跨平台问题
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。
位段在发送数据时对数据进行包装时有一定应用：
三、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 等
enum Day//星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
enum Color//颜色
{
RED,
GREEN,
BLUE
};
以上定义的 enum Day ， 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（不能修改） 。
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 Color//颜色
{
RED=1,
GREEN=2,
BLUE=4
};
既然能够有枚举类型，那肯定是有他自己的优点的：
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
枚举的使用:
enum Color//颜色
{
RED=1 ,
GREEN = 2,
BLUE = 4
};
int main()
{
//printf("%dn", sizeof(union Un1));
enum Color col=RED ;//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异，枚举常量实质就是整型。
col = 3.8;
printf("%d", col);
}
四、联合（共用）体
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;
};
union Un un;
int main()
{
printf("%pn", &(un.i));
printf("%pn", &(un.c));
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%xn", un.i);
}
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。
union Un1
{
char c[5];
int i;
};
int main()
{
printf("%dn", sizeof(union Un1));
}
分析：联合体大小首先是最大成员的大小，c[5]占5个字节，数组c[]每个元素大小为1，和vs默认对齐数是8，则他的对齐数是1，，i占4个字节，和vs默认对齐数是8，则他的对齐数是4，则最大对齐数是4，则联合体的大小对齐到4的整数倍后为8
联合体的应用：
在定义有多个物品的一个结构体时，可以将不同物品特意的性质定义成联合体类型，这样在很大程度上节省了空间！！！
今天的内容就分享到这里了，希望对大家有所帮助，大家一起进步！！！