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1.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。
（1）结构体的声明
struct tag
{
member - list;
}variable - list;
example：
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
特殊的声明：
//匿名结构体类型
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}a[20], *p;
};//分号不能丢
上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签（tag）。
//在上面代码的基础上，下面的代码合法吗？
p = &x;
答案是不合法，编译器会把上面两个声明当成不同的类型，所以是非法的。
（2）结构体的自引用
在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？
//代码1
struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
//可行否？
如果可以，那sizeof(struct Node)是多少？
不可行，结构体的大小不能确定，空间无法开辟
//代码2
struct Node
{
int data;
struct Node*next;
};
//可行否？
可以，因为struct Node*next 的大小是确定的
结构体的自引用通过指针完成
（3）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
（4）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考点： 结构体内存对齐
1.为什么存在内存对齐?
- 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。
总体来说： 结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
2.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
在VS中默认对齐数为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
只看规则有些枯燥，我们以实例具体讲解内存对齐方便大家理解
3.计算结构体大小
int main(){
//练习1
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
system("pause");
return 0;
}
结果为12个字节
int main(){
// 练习2
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
system("pause");
return 0;
}
结果为8字节
int main(){
//练习3
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));
system("pause");
return 0;
}
结果为16字节
int main(){
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
// 练习4 - 结构体嵌套问题
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));
system("pause");
return 0;
}
结果为32字节
结构体的内存对齐一直是面试题的重点，这里一定要搞懂
娱乐一下
int main(){
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
};
struct S5{
char a;
double b;
double *c;
short d[2];
struct S4 e;
struct S4 *f;
struct S3 g[3];
char h;
double * i;
struct S2*j[2];
};
printf("%d\n", sizeof(struct S5));
system("pause");
return 0;
}
总字节128，大家算的是否一样呢？
4.修改默认对齐数大小
结构在对齐方式不合适的时候，我么可以自己更改默认对齐数。
方法：#pragma pack() 括号中填需要修改的对齐数大小
（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);
}
int main()
{
print1(s); //传结构体
print2(&s); //传地址
system("pause");
return 0;
}
两者的结果是一样的
上面的 print1 和 print2 函数哪个好些？
答案是：首选print2函数。 原因：
1.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。
2.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。
结论： 结构体传参的时候，要传结构体的地址。
（6）结构体实现位段
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。
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
//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;
//空间是如何开辟的？
2.枚举
枚举顾名思义就是一一列举。 把可能的取值一一列举。
（1）枚举类型的定义
enum Day//星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
enum Sex//性别
{
MALE,
FEMALE,
SECRET
}；
enum Color//颜色
{
RED,
GREEN,
BLUE
};
以上定义的 enum Day ， enum Sex ， 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
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
enum Color//颜色 { RED=1, GREEN=2, BLUE=4 };
（2）枚举的优点
我们知道#define可以定义常量，那么为什么使用枚举呢？
- 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
3.联合
（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;
//计算连个变量的大小
printf("%d\n", sizeof(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）
int main()
{
union Un
{
int i;
char c;
};
union Un un;
// 下面输出的结果是一样的吗？
printf("%d\n", &(un.i));
printf("%d\n", &(un.c));
//下面输出的结果是什么？
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%x\n", un.i);
system("pause");
return 0;
}
由于只开辟了4个字节的大小，c在存储时占用了内存的小端
（3）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。
int main()
{
union Un1
{
char c[5];
int i;
};
union Un2
{
short c[7];
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(Un1));
printf("%d\n", sizeof(Un2));
system("pause");
return 0;
}
