【C语言】结构体,枚举,联合

news/2024/5/18 22:07:35 标签: C语言, 枚举, 联合, 结构体

一.结构体类型创建

结构体是一些值的集合,这些值称为成员变量。结构体的每一个成员可以是不同类型的变量。

1.结构体的声明

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

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

2.结构体传参

void printf(struct S* ps)
{
   printf("%d\n",ps->num);
}
int main()
{
   printf(&s);//传地址
   return 0;
}

结构体传参时要传结构体的地址。

二.结构体初始化

1.定义变量的同时赋值
      如上面的学生信息可以如下初始化:

struct Stu s={"zhangshan",20,"男","123456"};

2.结构体嵌套初始化
 

struct Node
{
  int date;
  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

三.结构体内存对齐

结构体内存对齐是拿空间来换取时间的做法。

1.为什么会存在内存对齐
①平台原因 
不是所有的硬件平台都能任意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)应该尽可能的在自然边界上对齐。原因在于,为了访问未对齐的内存,处理器需要做两次内存访问;而对齐的内存访问仅需要一次访问。

2.如何计算
首先我们要先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默认值为8,Linux默认值为4。 
(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。

3.举例
 

struct S1
{
   char c1;
   int i;
   char c2;
};

S1结构体的大小为4+4+4=12

struct S2
{
   char c1;
   char c2;
   int i;
};

S2结构体的大小为4+4=8

struct S3
{
   double d;
   char c;
   int i;
};

S3结构体的大小为8+4+4=16

struct S4
{
  char c;
  struct S3 s3;
  double d;
};

S4结构体的大小为8+16+8=32

四.位段,位段计算机大小

1.位段

位段的声明和结构体是类似的,有两个不同 

①位段的成员必须是int,unsigned int 或 signed int。 
②位段的成员名后面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;
};

这里的数字指的是比特位。

2.位段的内存分配
①位段的成员可以是int ,unsigned int ,signed int 或者char(属于整型家族)类型 
②位段的空间上是按照需要以4个字节(int)或者一个字节(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,注意可移植的程序应该避免使用位段

3.位段的跨平台问题
①int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

4.举例
 

struct S
{
  int a:10;
  int b:5;
  int c:30;
  int d:20;
};

位段S的大小为3个字节 
a和b共用一个字节,c和d分别需要单独占用一个字节

五.枚举+联合

1.枚举
枚举顾名思义就是列举,就是把可能的取值列举出来。

枚举的定义
 

enum Sex
{
   MALE,
   FAMALE,
   SECRET
}
enum Color
{
   RED,
   GREEN,
   BLUE
}

{}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。

枚举的优点
①增强代码的可读性和维护性 
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

2.联合
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,特征是这些成员共用同一块空间(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)

联合大小的计算
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
 

union Un1
{
   char c[5];
   int i;
};

Un1的大小为8 
因为第一个元素占用5个,第二个元素占用4个,因此整体占用5个字节,但是最大对齐数为4,5不是4的整数倍,所以要扩展为4的整数倍,也就是8。

union Un2
{
   short c[7];
   int i;
};

联合Un2的大小为16 
因为第一个元素占用14,第二个元素占用4,因此整体占用14,但是14不是4的整数倍,因此扩展成16。
 


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