C語言 自定義類型全面系統理解
一、結構體
結構體是不同類型變量的集合體
1.結構體的聲明
struct Book
{
char name[20];//名字
int Price;//價格
char Writer[5];//作者
char Time[20];//日期
}； //註意分號不能丟
struct為結構體關鍵字，Book為結構體標簽，中間不同類型的變量為結構體的成員。上述現在隻是定義瞭一個結構體類型struct Book。
局部結構體變量
int main()
{
struct Book B1; // B1為局部結構體變量
return 0;
}
全局結構體變量
struct Book
{
char name[20];
int Price;
char Writer[5];
char Time[20];
}B3,B4,B5; //在結構體類型後可連續定義多個全局結構體變量
struct Book B2; //B2為全局結構體變量
int main()
{
return 0;
}
2.特殊聲明
不完全聲明
//匿名結構體類型--沒有結構體標簽
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
//這樣的結構體類型必須緊跟著定義結構體變量
//後面不能定義變量
不完全聲明類型隻能在定義使用一次，並且在vs中：
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;
struct
{
int a;
char b;
float c;
}* ps;
int main()
{
ps=&x; //編譯器默認兩者類型不兼容 //且是錯誤寫法
return 0;
}
因此不完全聲明很少使用，不推薦。
3.結構體的自引用
這裡可以用鏈表的實現來理解：
struct Node
{
int data;
struct Node* next;
};
這樣就實現瞭自己類型的對象找自己類型對象的方法，這就是結構體的自引用。
4.結構體變量的初始化
以上面struct Book為例：
struct Book
{
char name[20];
int Price;
char Writer[5];
char Time[20];
};
int main()
{
struct Book B1={"三腳貓"，50，“阿裡”，“20081001”};
//初始化要用大括號
return 0;
}
嵌套結構體的初始化：
struct Data
{
int a;
char b[6];
};
struct Book
{
struct Data D;
char name[20];
int Price;
char Writer[5];
char Time[20];
};
int main()
{
struct Book B1={{4,"haha"},"三腳貓"，50，"阿裡"，"20081001"};
//大括號裡加大括號
return 0;
}
5.結構體內存對齊
計算結構體在內存中的大小
方法：
1. 第一個成員為起始，設從下標為0的地址開始向後存儲。
2. 其他成員變量要對齊到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。 VS中默認的值為8
3. 結構體總大小為所有成員對齊數中最大對齊數的整數倍。
4. 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。
舉例說明：
#include <stdio.h>
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
return 0;
}
分析：
嵌套結構體
#include <stdio.h>
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
struct S1 s1;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1));
printf("%d\n", sizeof(struct S2));
return 0;
}
分析：
內存對齊的存在，在平臺和性能兩方面，可以使訪問空間更加高效，用空間換取時間。
讓占用空間小的成員盡量集中在一起。
6.修改默認對齊數
#pragma pack(1) //修改默認對齊數為1 //一般修改的對齊數為2^n
舉例說明：
#include <stdio.h>
#pragma pack(1) //修改為1相當於取消瞭對齊，沒有優化，在實際應用中很少用
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1)); // 6
return 0;
}
當默認對齊數被修改後，每個類型的對齊數都變為1，整體的最大對齊數也為1（相當於沒有對齊），整體大小是1的倍數，則1+4+1=6。
7.結構體傳參
當一個函數涉及到結構體時，最好用傳址調用：
struct S
{
int data[1000];
int num;
};
struct S s = {{1,2,3,4}, 1000};
//結構體傳參
void print1(struct S s)
{
printf("%d\n", s.num);
}
//結構體地址傳參
void print2(struct S* ps)
{
printf("%d\n", ps->num);
}
int main()
{
print1(s); //傳結構體
print2(&s); //傳地址
return 0;
}
傳址調用原因：
1.函數傳參的時候，參數是需要壓棧，會有時間和空間上的系統開銷。
2.如果傳遞一個結構體對象的時候，結構體過大，參數壓棧的的系統開銷比較大，所以會導致性能的下降。
二、位段
位段的聲明和結構是類似的，有兩個不同：
1.位段的成員必須是整型。
2.位段的成員名後邊有一個冒號和一個數字。
舉例：
struct S
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:20;
int _d:25;
};
此時S就是一個位段類型
他的大小為8
printf("%d\n", sizeof(struct S));
分析：
下面我們來分析位段在內存中的存儲：
註：若初始化的值大於給其指定的空間，則先會發生截斷（斷左取右），再進行存儲
位段是根據實際需求來進行開辟空間，目的是為瞭節省空間提高效率。
跨平臺問題：
1. int 位段被當成有符號數還是無符號數是不確定的。
2. 位段中最大位的數目不能確定。（16位機器最大16，32位機器最大32，寫成27，在16位機 器會出問題。
3. 位段中的成員在內存中從左向右分配，還是從右向左分配標準尚未定義。（取決於編譯器）
4. 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。
三、枚舉
就是把可能的取值一一列舉
枚舉類型的定義：
例子：
enum Day //星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
enum Day就是一個枚舉類型，{}中的內容是枚舉類型的可能取值，也叫枚舉常量。
枚舉常量是有值的，默認從0開始，依次遞增。
int main()
{
enum Day d=Mon; //定義一個變量，賦予{}內可能的取值。
return 0;
}
在定義的時候也可以賦初值，後面的常量依次遞增一
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. 防止瞭命名污染（封裝）
4. 便於調試
5. 使用方便，一次可以定義多個常量
註：最好用枚舉常量給枚舉變量賦值，才不會出現類型上的差異。
舉例：
當用cpp來運行程序時會報錯，因為cpp對代碼的格式會更加嚴格
而c就可以運行過去
養成良好的代碼風格，做到認真嚴謹。
四、聯合
聯合也是一種特殊的自定義類型
1.聯合類型的定義
//聯合類型的聲明
union Un
{
char c;
int i;
};
//聯合變量的定義
union Un un;
//計算連個變量的大小
printf("%d\n", sizeof(un));
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。
union Un
{
int i;
char c;
};
union Un un;
int main()
{
printf("%d\n", &(un.i));
printf("%d\n", &(un.c));
return 0;
}
共用一塊空間，起始地址相同。
使用案例：
union Un
{
int i;
char c;
};
union Un un;
int main()
{
//printf("%d\n", &(un.i));
//printf("%d\n", &(un.c));
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%x\n", un.i);
return 0;
}
分析：
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。
舉例：
union Un1
{
char c[5];
int i;
};
union Un2
{
short c[7];
int i;
};
//下面輸出的結果是什麼？
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(union Un1));
printf("%d\n", sizeof(union Un2));
return 0;
}
分析：
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