【C语言】自定义类型

阳光穿透心脏的1/2处 2024-03-17 20:12 49阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、结构体
 *   *  1、结构体声明
     *  2、结构体的自引用
     *  3、结构体变量的定义及初始化
     *  4、结构体内存对齐
     *  5、结构体传参
 *  二、位段
 *   *  1、什么是位段
     *  2、位段的内存分配
 *  三、枚举
 *   *  1、枚举的定义
     *  2、枚举的优点
     *  3、枚举的使用
 *  四、联合（共用体）
 *   *  1、联合类型的定义
     *  2、联合的特点
     *  3、联合体大小的计算

## 一、结构体 ##

### 1、结构体声明 ###

**一般声明**：

struct tag
    {
        
     member-list;
    }variable-list;

比如创建一个学生结构体：

struct Stu
    {
        
     char name[20];//名字
     int age;//年龄
     char sex[5];//性别
     char id[20];//学号
    }; //分号

**特殊声明**：  
匿名结构体类型（不完全的声明）

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

编译器会将两个匿名结构体类型当作是两种不同的类型，对于以上代码p=&x；这种的语句是非法的

### 2、结构体的自引用 ###

结构体中的成员可以为该结构体本身，需要是指针类型  
正确的自引用方式为：

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

### 3、结构体变量的定义及初始化 ###

声明类型的同时定义变量：

struct Point
    {
        
     int x;
     int y;
    }p1;

先声明之后再定义：

struct Point
    {
        
     int x;
     int y;
    };
    struct Point p2;

初始化：定义变量的同时赋初值

struct Point
    {
        
     int x;
     int y;
    };
    struct Point p3 = {
        x, y};

结构体嵌套初始化：

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

### 4、结构体内存对齐 ###

**结构体内存对齐规则：**

> 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
> 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。

下来由一个例子来了解：

#include <stdio.h>
    struct s1
    {
        
    	char c1;
    	int i;
    	char c2;
    };
    struct s2
    {
        
    	int i;
    	char c1;
    	char c2;
    };
    int main()
    {
        
    	printf("%d\n", sizeof(struct s1));
    	printf("%d\n", sizeof(struct s2));
    	return 0;
    }

![在这里插入图片描述][e9fa9ab98d4942c0a338181fd6bb280f.png]  
可以看到两个结构体拥有相同的成员，因为顺序不同，所以结构体大小也不同  
![在这里插入图片描述][613f8caabb6640e4b3b0ea754c43d959.png]  
修改编译器默认对齐数：

#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8（可为其他值）
    #pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认

### 5、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);
    }

结构体传参的时候，要传结构体的地址，传结构体地址优于传结构体  
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。

## 二、位段 ##

### 1、什么是位段 ###

位段的声明与结构体类似，有两点不同：

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。  
    例如：

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

跟结构相比，位段可以达到同样的效果，并且可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。

### 2、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。

#include <stdio.h>
    struct S
    {
        
    	char a : 3;
    	char b : 4;
    	char c : 5;
    	char d : 4;
    };
    int main()
    {
        
    	printf("%d\n", sizeof(struct S));
    	return 0;
    }

![在这里插入图片描述][13d9f228dd9a415f8c4153b320449921.png]  
![在这里插入图片描述][6404996f86e54382b8a9c8eada841f03.png]

## 三、枚举 ##

### 1、枚举的定义 ###

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：性别、月份、季节等

例如：

enum Day//星期
    {
        
     Mon,
     Tues,
     Wed,
     Thur,
     Fri,
     Sat,
     Sun
    };

*  \{ \}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，依次递增1，当然在声明枚举类型的时候也可以赋初值。

### 2、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.  便于调试
4.  使用方便，一次可以定义多个常量

### 3、枚举的使用 ###

enum Day//星期
    {
        
     Mon=1,
     Tues=2,
     Wed=4,
     Thur=5,
     Fri=7,
     Sat=9,
     Sun=20
    };
    enum Day d = Mon;//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。

## 四、联合（共用体） ##

### 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）。

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

### 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）。

#include <stdio.h>
    union Un
    {
        
    	char c;
    	int i;
    };
    
    int main()
    {
        
    	union Un un = {
         0 };
    	printf("%p\n", &un);
    	printf("%p\n", &(un.i));
    	printf("%p\n", &(un.c));
    	return 0;
    }

![在这里插入图片描述][cb2d43c7e6ff4160927d9d332dbb9f77.png]

### 3、联合体大小的计算 ###

*  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。

#include <stdio.h>
    union Un1
    {
        
    	char c[5];//5 1 8 1
    	int i;//4 8 4
    };
    
    union Un2
    {
        
    	short c[7];//14 2 8 2
    	int i;//4 4 8 4
    };
    
    int main()
    {
        
    	printf("%d\n", sizeof(union Un1));//5+3 = 8
    	printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16
    
    	return 0;
    }

![在这里插入图片描述][64e63d3da8b0495380c518041ab5af92.png]

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