自定义类型（结构体、枚举、联合）

今天追秋给大家带来的自定义类型，其中包含的干货是非常多的，也希望大家在观看的时候留下一些宝贵的建议。

结构体

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。

结构的声明

举例：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
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特殊的声明

在声明结构的时候，可以不完全的声明。
例如：

struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
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此处将结构体名省略，只能依靠结构体变量x来进行操作，且只能使用一次！

结构体自引用

举例：

//代码1
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
//可行否？
如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？
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**这种结构体的包含方式是错误的，无法计算结构体的大小；在编译的是编译器会报错！**因此对这段代码进行修改：

//代码2
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
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修改后，结构体内包含的是一个结构体指针，是指针，大小就是4/8个字节，此时该结构体的大小可以计算。

结构体变量的定义和初始化

struct point
{
	int x;
	int y;
}p;
struct point pc = { 2,4 };

int main()
{
	struct point tmp = { 1,2 };
	return 0;
}
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结构体的内存对齐

结构体的内存对齐是用来计算结构体大小的必要知识，是学习结构体的重点也是难点，下面我来为大家好好讲解以下这个知识点。
还是老样子，先举例：

{
char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
//练习2
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
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运行结果：

我们可以看懂，在定义的结构体S1和S2中，数据的类型和数量都是相同的，那为什么大小却不一样呢？同样的其中的数据类型按照常规计算来看，明明只需要六个字节就可以将数据完成存储，但是这两个结构体的大小是12和8。下面给大家仔细讲解一下:

如何计算？
首先得掌握结构体的对齐规则：

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 = 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
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。

拿第一个例子来看：

同理我们可以就可以通过计算来得到第二个结构体的大小；
那么为什么会出存在内存对齐呢？

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。

所以我们在进行结构体设计的时候，尽量要将占用空间小的数据放在一起。

修改默认对齐数

#include 
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
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顾名思义：此处#pragma pack(8)是一个宏，可以将默认对齐数设置为8，但是仅限于结构体S1范围内，后面的#pragma pack()命令会将自定义对齐数取消，恢复到系统默认对齐数。

结构体传参

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;
}
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以上两种结构体传参的方式中，毋庸置疑，当然是结构体传址更加方便并且占用的内存中间更少，因此我们在进行结构体传参的时候尽量使用传址调用。

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。

比如：

struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
};
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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;
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//空间是如何开辟的？

注意：我们在使用位段的时候，可能会造成数据的丢失，因此在不确定数据大小范围的情况下不要使用位段。

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。
   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

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：一周的天数为七天，彩虹的七种颜色，红绿灯的颜色，人的性别这些都是可以一一列举出来的；
下面还是老样子，直接上代码：

enum Sex//性别
{
	MALE,
	FEMALE,
	SECRET
};
enum Color//颜色
{
	GREEN,
	RED,
	BLACK
};
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解析：

那我们是否可以对枚举类型的可能取值进行打印呢？

我们可以看到，枚举类型其中的可能取值是从0开始一次递增的，当然我们也是可以去改变枚举类型其中可能取值的大小：
如上图：当我们对枚举类型的可能取值进行赋值的时候，其中的值就会被更改；

从上图可以看到，当我们更改第一个可能取值的值得时候，其它得值会依次递增1。

那我们是否可以去计算一个枚举类型的大小呢？
下面直接上代码：

enum Color//颜色
{
	GREEN=5,
	RED,
	BLACK
};
int main()
{
	enum Color color = GREEN;
	printf("%zd ", sizeof(color));
	return 0;
}
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运行结果：
解析：这里我们定义一个枚举变量，通过计算得到一个枚举常量的大小就是4字节。

枚举的优点

为什么使用枚举？
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：

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. 防止了命名污染（封装）
4. 便于调试
5. 使用方便，一次可以定义多个常量

解析：
这里解释一下枚举类型和#define定义的类型的区别；
用#define定义的常量在使用的时候是不会经过类型检查的，我们知道：枚举常量是有类型的，也就是枚举类型，在使用的时候只能给枚举变量赋值，而用#define定义的常量给其它常量赋值的时候是不会经过类型检查，直接进行替换的；
下面举例：

可以看到RED常量分别在赋值给整形和枚举类型的变量是结果不同，当赋值给枚举变量的时候编译器报错。
以上代码在C语言环境下是不会报错的，但是在C++环境下就会报错，因为C++的类型检查更加严谨

联合体

联合体的定义

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）。

//联合类型的声明
union Un
{
char c;
int i;
};
//联合变量的定义
union Un un;
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联合体的特点

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;
	printf("%p\n", &un);
	printf("%p\n", &un.i);
	printf("%p\n", &un.c);
	return 0;
}
//下面输出的结果是什么？

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运行结果：

可以看到，当我们打印结果的时候，联合体中定义的常量的地址是相同的，可以看出它们公用一块空间，知道这个我们可以写一段代码：确定当前机器的大小端存储。
下面看代码：

union Un
{
	int i;
	char c;
};

int main()
{
	union Un un;
	un.i = 1;
	if (un.c == 1)
		printf("小端\n");
	else
		printf("大端\n");
	return 0;
}
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运行结果：

联合体大小的计算

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。

举例：

//计算联合体的大小
union Un1
{
	char c[5];
	int i;
};
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解析：

今天的分享到这里就结束了，觉得不错的朋友们可以三连一波！！！！
追秋在这里再次感谢大家的阅读，我们下次再见！