C語言:自定義類型詳解

一、結構體

1.結構體變量的定義及初始化

直接上代碼：

struct Point {
	int x;
	int y;
}p1;     //創建結構體時順便創建變量，分號一定不能掉
struct Point p2;    //單獨創建變量
struct Point p3 = { 1,2 };   //創建變量時順便賦值
struct Node {
	char str[20];
	struct Point p;     //結構體嵌套
}n1 = { "abcd",{3,4} };
int main() {
	printf("%s\n", n1.str);   //結構體訪問時，用.或者->，變量訪問用.，指針訪問用->
	printf("%d\n", n1.p.x);
	printf("%d\n", n1.p.y);
	return 0;
}

struct是創建結構體的關鍵字，Point是結構體的名字，p1為結構體Point的一個變量，x，y稱為結構體Point中的成員變量，變量的創建有兩種形式，第一，可以在創建結構體時一起創建，第二，單獨創建，創建規則為類型+名稱，對於結構體的賦值，可以在創建變量的時候順便賦值，可以先創建變量再單獨賦值。結構體的訪問有兩種方式，當使用變量進行訪問時，用.（點），再選擇該變量對應的屬性；當使用指針進行訪問時，用->，再選擇對應的屬性即可。

2.結構體內存對齊

當我們想去計算結構體占內存大小的時候，就需要知道結構圖內存對齊這一概念，我們先來看兩個例子：

struct A {
	char a;
	char b;
	int c;
};
struct B {
	char a;
	int c;
	char b;
};
int main(){
	printf("%d\n", sizeof(struct A));
	printf("%d\n", sizeof(struct B));
	return 0;
}

結果表明，A和B兩個結構體所占內存大小並不相等，但是其內部成員變量是一樣的，隻是順序不一樣。造成結果不同的原因就是因為內存對齊，我們來介紹結構體內存對齊的規則：

1.第一個成員在與結構體變量偏移量為0的地址處。

其他成員變量要對齊到某個數字（對齊數）的整數倍的地址處。 對齊數 = 編譯器默認的一個對齊數 與 該成員大小的較小值。在VS編譯器中，默認對齊數是8。

結構體總大小為最大對齊數（每個成員變量都有一個對齊數）的整數倍。

如果嵌套瞭結構體的情況，嵌套的結構體對齊到自己的最大對齊數的整數倍處，結構體的整 體大小就是所有最大對齊數（含嵌套結構體的對齊數）的整數倍。

3.為什麼要內存對齊呢？

從上面的結果我們大概就能猜到，為瞭節省空間。總的來說，主要原因有兩點：

1.平臺原因：

某些硬件平臺隻能在特定的地址處取地址，沒有內存對齊，取值時可能會出錯。

2.性能原因：

對於不對齊的情況，在讀取數據時可能要讀取兩次，以下圖為例：

在一個32位平臺上，在不對齊的情況下，如果想要讀取int的4個字節，第一次會讀取到char的一個字節，和int的後3個字節（小端），需要再讀取一次，才能將int的4個字節完全讀取出來；相比較而言，如果是在內存對齊的情況下，隻需要讀取一次就可以把int的4個直接讀取出來。

二、位段

結構體還有實現位段的能力，問題來瞭，什麼是位段呢？

1.什麼是位段

位段的聲明和結構體是類似的，但有兩點不同：

• 位段的成員必須是 int、unsigned int 或signed int 。
• 位段的成員名後邊有一個冒號和一個數字。

例如：

struct A
{
 int _a:2;
 int _b:5;
 int _c:3;
 int _d:4;
};

A就是一個位段類型，想要知道A的大小，同樣可以用sizeof來求。

2.位段的內存分配

拿上面的位段A來說，會先在內存中開辟一個4字節的空間，冒號後面的數字表示該成員變量所占內存的大小，單位為bit，位段中的成員在內存中從左向右分配， 當一個結構包含兩個位段，第二個位段成員比較大，無法容納於第一個位段剩餘的位時，是 舍棄剩餘的位還是利用，這是不確定的。總的來說，跟結構相比，位段可以達到同樣的效果，但是可以很好的節省空間，但是有跨平臺的問題存在。光說不太好理解，我們來看下圖：

當然，位段雖然比結構體更節省內存，但其存在跨平臺問題，需要謹慎使用。

三、枚舉

1.枚舉的定義

enum Day//星期
{
 Mon,  //默認情況下Mon值為0，後面的成員變量的值依次遞增
 Tues,
 Wed,
 Thur,
 Fri,
 Sat,
 Sun
};

當然也可以在定義的時候賦值，例如：

enum Color//顏色
{
 RED=1,
 GREEN=2,
 BLUE=4
};

2.枚舉的優點

我們知道，#define可以定義常量，那為什麼要用枚舉呢？

枚舉的優點：

1.增加代碼的可讀性和可維護性

2.和#define定義的標識符比較枚舉有類型檢查，更加嚴謹。

3.使用方便，一次可以定義多個常量

既然存在，就有其存在的道理，有些時候#define更方便，有時候枚舉更方便，我們要學會合理使用

四、聯合（共用體）

1.聯合類型的定義

union Un  //聲明
{
 char c;
 int i;
};
union Un un;  //定義變量
printf("%d\n", sizeof(un));  //計算共用體的大小

2.聯合的特點

聯合的成員是共用同一塊內存空間的，這樣一個聯合變量的大小，至少是最大成員的大小（因為 聯合至少得有能力保存最大的那個成員）。

union Un
{
 int i;
 char c;
};
union Un un;
// 下面輸出的結果是一樣的嗎？
printf("%d\n", &(un.i));
printf("%d\n", &(un.c));
//下面輸出的結果是什麼？
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%x\n", un.i);

從結果可以看出，i和c的地址是一樣的，因為他們共用一塊空間，當分別給i、c賦值時，後賦值的c會覆蓋之前i的部分值。

3.聯合大小的計算

• 聯合的大小至少是最大成員的大小。
• 當最大成員大小不是最大對齊數的整數倍的時候，就要對齊到最大對齊數的整數倍。

例如：

union Un1
{
 char c[5];
 int i;
};
union Un2
{
 short c[7];
 int i;
};
//下面輸出的結果是什麼？
printf("%d\n", sizeof(union Un1));  //8，c占5個字節，比i大，最大對齊數位4，需要為4的倍數，所以為8
printf("%d\n", sizeof(union Un2));  //16，c占14個字節，最大對齊數為4，所以為16

總結

本篇文章就到這裡瞭，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關註WalkonNet的更多內容！

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