[C语言]自定义类型

1,结构体

1.1结构: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。
1.2结构的申明
struct tag
{
member - list ;
} variable - list ;
举例
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
1.3匿名结构体
在声明结构的时候,可以不完全的声明。
举例
//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;
编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型。所以p=&x是非法操作。
1.4结构体自引用
struct Node
{
 int data;
 struct Node* next;
};
typedef struct Node
{
 int data;
 struct Node* next;
}Node;
1.5结构体变量的定义和初始化
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
1.6结构体内存对齐
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
Linux 中没有默认对齐数,对齐数就是成员自身的大小
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。

由于内存对齐原因,所以尽管S1,S2的结构体成员相同,但是所占字节不同。

根据内存对齐规则,可以得出S1的成员在内存中的布局。

 

 同样可以得出S2在内存中的布局。

 对于结构体中嵌套结构体。

S3的大小由上面规则不难分析出

 

 S4嵌套了S3布局即为

 存在内存对齐的原因
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。
1.7修改默认对齐数

使用到的是#pragma这个预处理指令。

#include <stdio.h>
#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
#pragma pack(1)//设置默认对齐数为1
struct S2
{
 char c1;
 int i;
 char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数,还原为默认

总结来说
结构在对齐方式不合适的时候,我们可以自己更改默认对齐数。
 1.8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;
}

尽管说传地址和传结构体本身都能实现某些功能,但是,最好还是传地址。

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。
总结来说

结构体传参的时候,要传结构体的地址。

2,位段

2.1什么是位段

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 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;
 int _b:5;
 int _c:10;
 int _d:30;
};
2.2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。
//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?

 2.3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。
总的来说
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。

3,枚举

枚举顾名思义就是一一列举。 把可能的取值一一列举。
3.1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,依次递增 1 ,当然在声明枚举类型的时候也可以赋初值。
例如:
enum Color//颜色
{
 RED=1,
 GREEN=2,
 BLUE=4
};
​​​​​​​3.2枚举的优点
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. #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
4,联合(共同体)
​​​​​​​4.1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)。
比如:
 4.2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)。
 4.3联合大小的计算
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。

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