C语言之自定义类型

结构体

结构是一些值的集合,这些值称为它的成员,但一个结构的各个成员可能具有不同的类型。
我们为什么要使用结构体呢?
   平时,我们要求函数的参数尽量不多于4个,如果函数的参数多于4个就很容易出错,效率也会降低,这时我们就可以用结构体压缩参数个数。

结构体的声明:
struct tag
{
    member-list;
}variable-list;

我们来举个例子:(我们来创建一个学生类型)

struct Stu
{
    char name[20];//名字
    int age;//年龄
    char sex[5];//性别
    char id[20];//学号
}stu1;//stu1是定义的结构体变量(注意:这个分号千万不能忘了)

//也可以这样定义结构体变量
struct Stu stu2;

1.声明结构体时一定要用 struct
2.Stu是这个结构体的标签
3.name[20]、age、sex[5]、id[20]是这个结构体的成员
4.stu1是定义的结构体变量

struct
{
    char name[20];
    int age;
    int sex;
}class;

注意:Stu是可以省略的,省略后这个结构体类型是匿名结构体类型,我们一般不要省略,因为省略之后不方便我们在相同类型的结构体。它只能在声明结构体的同时去定义变量。(如同class那样定义,不能像stu2那样定义)

struct
{
    char name[20];
    int age;
    int sex;
}class1;

struct
{
    char name[20];
    int age;
    int sex;
}class2;

对于这两个匿名的结构体类型是两种不同的类型,即使他们有相同的成员列表。

结构体的访问
struct Stu
{
    char name[20];
    int age;
    char sex[5];
    char id[20];
}stu,*pstu;

stu.name;//直接访问
stu.age;//直接访问
pstu->name;//间接访问
pstu->sge;//间接访问
结构体的自引用

错误的引用:

struct Node
{
    int data;
    struct Node next;//这样不可以
};

正确的引用:

struct Node
{
    int data;
    struct Node* next;//这样可以
};

错误的引用:

typedef struct 
{
    int data;
    Node* next;//这样不可以,因为Node在这个结构体声明的末尾在出现,比这条语句出现的晚
}Node;

正确的引用:

typedef struct Node
{
    int data;
    struct Node* next;
}Node;
结构体的初始化
//代码1
struct Stu
{
    char name[20];
    int age;
};

struct Stu s={"zhangsan",20};

//代码2  有结构体嵌套的初始化
struct Point 
{
    int x;
    int y;
};

struct Node
{
    int date;
    struct Point p;
    struct Node* next;
}n1={10,{4,5},NULL};

struct Node n2={20,{6,5},NULL};
结构体的对齐原则

为什么存在内存对齐?
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,否则跑出硬件异常。
2.性能原因:
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
如何计算结构体的大小?
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。(修改编译器的对齐数(#pragma pack(1))这里的数字如果大于编译器的默认值,则对齐数默认为编译器的对齐数)
3.结构体的总大小为最大对齐数的整数陪。(每个成员变量都有一个对齐数)
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,结构体的整体大小就是所有最大对齐数的整数倍。(结构体的对齐数就是结构体的最大对齐数)
   总体来说,结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。在设计结构体是,我们为了既满足对齐,又节省空间,应该让占用空间小的成员尽量集中在一起

位段

位段的声明和结构体类似,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。

struct A
{
    int a:2;//a占两个bit位
    int b:3;//b占3个bit位
    int c:4;//c占4个bit位
};

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上4个字节(int)或者1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用来避免使用位段。
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是不能确定,(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的位时,是舍弃剩余的位还是利用,这是不确定的。
和结构体相比,位段可以达到同样的效果,但是可以很好的节省空间,但是有跨平台问题存在。

枚举

enum
{
    colour;
    blue;
    red;
    yellow;
};

enum为关键字,里边的成员都为枚举常量,这些常量默认从0开始,依次递增1。也可以赋初值。

//代码1
enum
{
    colour;
    blue = 2;  //这里当blue被赋为5时,后边的元素则在2的基础上递增1,前面的没变
    red;
    yellow;
};

//代码2
enum
{
    colour;
    blue;
    red;
    yellow;
};
bule=2;//这样是错误的,因为这是枚举常量

我们可以用#define定义常量,为什么要用枚举呢?
枚举的优点:
1.增强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.防止命名污染
4.便于调试
5.使用方便,一次可以定义多个

联合(共用体)

联合也是一种特殊的自定义类型,这种类型定义的变量包含一些列成员,这些成员共用一块空间。

union Un
{
    char c;
    int i;
}

联合的特点:
联合的成员是共用一块内存空间,这样一个联合变量的大小,至少是最大成员的大小。
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的时候,就要对齐到最大对齐数的整数倍

union Un1
{
    char c[5];
    int i;
};//该联合的大小是8

union Un2
{
    short c[7];
    int i;
};//该联合的大小是16

联合和结构体的巧使用

//将long类型的IP地址,转为电分十进制的表示形式

union ip_adder
{
    unsigned long adder;
    struct
    {
        unsigned char c1;
        unsigned char c2;
        unsigned char c3;
        unsigned char c4;
    }ip;
};
union ip_ader my_ip;
my_ip.adder=176238749;
printf("%d.%d.%d.%d\n",my_ip.ip.c4,my_ip.ip.c3,my_ip.ip.c2,my_ip.ip.c1);

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