C语言笔记（自定义类型：结构体、枚举、联合体 ）
/方式1 创建结构体的时候创建全局变量int x;int y;}a1;//方式2//方式3int main()return 0;初始化和和数组的初始化较为相似，是应用{ }来初始换结构体创建的变量，在后面附上值就可以了，完全初始化，int x;int y;不完全初始化（一个一个的给变量赋值）int x;int y;int z;char ch;float d;访问int x;
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前言
本文对自定义类型的结构体创建、使用、结构体的存储方式和对齐方式，枚举的定义、使用方式以及联合体的定义、使用和存储方式展开叙述，如有错误，请各位指正。
1 结构体
结构体是一些值的集合，这些值称为成员变量，结构的每一个成员可以是不同类型的变量。
1.1 结构体的声明
struct tag
{
member-list;
}variable-list;tag 结构体标签
member-list 成员列表
variable-list 变量列表
注意：创建结构提变量的时候最后的 ； 不能丢掉
结构体就创建一个自定义的包含多种数据类型的数据类型
示例
创建一个描述学生的结构体数据类型 Stu
struct Stu
{
char name[20];
int age;
char sex;
char id[20];
};特殊声明 ：匿名结构体类型，没有结构体的标签，没有给结构体起名字。
示例1（创建没有标签的结构体）
struct
{
int a;
char b;
float c;
}x;//x创建的结构体变量这种结构的使用只能现创现用，在不同的位置是无法创建同一类型的结构体变量的，创建变量需要结构体标签，没有标签就是创建不了变量了。
示例2（创建结构体的指针）
struct
{
int a;
char b;
float c;
} *p;示例1和示例2中下方等式成立吗？
p = &x;
示例3（使用typedef简化结构体名称，创建结构体变量）
typedef struct Stu
{
char name[20];
int age;
char sex;
char id[20];
}Stu;
int main()
{
Stu s1, s2;
return 0;
}1.2 结构体的自引用
结构体的自引用就是结构体中包含同一个结构体的指针。
示例：在数据结构中数据的存放有链表性结构，链表中的每一处的节点都会存放一个数据，还可以根据节点找到下一个节点的地址，然后创建结构体；那么我结构体存放节点的数据和指向下一个节点的指针就可以了，这就是结构体的自引用了。
struct Node
{
int data;
struct Node *next;
};
typedef struct Node Node;
int main()
{
Node n1, n2;
n1.next = &n1;
return 0;
}结构的创建变量的时候名字较为复杂还有 unsigned int 、unsigned char等等 都可以使用 typedef重新定义名字，这样在创建变量的时候就简单了，如下
//重新定义变量
typedef unsigned int uint;
typedef unsigned char uchar;
typedef char u8;
typedef struct Stu Stu;
//创建变量
unit a;
unchar b;
u8 c;
Stu x;需要注意
在结构体创新命名的时候，需要结构体有标签。
1.3 结构体变量的定义和初始化
结构体定义就是创建结构体变量，以下是创建结构提变量的方式：
//方式1 创建结构体的时候创建全局变量
struct Point
{
int x;
int y;
}a1;
//方式2
struct Point a2;
//方式3
int main()
{
struct Point a3;
return 0;
}初始化和和数组的初始化较为相似，是应用{ }来初始换结构体创建的变量，在后面附上值就可以了，完全初始化，
struct Point
{
int x;
int y;
}a1 = {10,20};
struct Point a2 = {5,9};
int main()
{
struct Point a3 = { 2,3 };
return 0;
}不完全初始化（也可以一个一个的给变量赋值）
struct S s1= { .num=10,.ch='q',.p.x=6, .p.y=10 };嵌套结构体的初始化，有几个结构体就用几个{ }来创建变量，示例如下：
struct Point1
{
int x;
int y;
};
struct Point2
{
int z;
char ch;
struct Point1 a1;
float d;
};
int main()
{
struct Point2 s = { 1,'a',{1,2},6.14f };
return 0;
}结构体的访问方式，分为两种，一种是使用 . 符号来访问，一种是使用 -> 符号来访问
struct Point
{
int x;
int y;
};
struct S
{
int num;
char ch;
struct Point p;
float d;
};
int main()
{
// 初始化
struct S s = { 3,'w',{1,2},3.15f };
//访问
printf("%d %c %d %d %0.1f\n", s.num,s.ch,s.p.x, s.p.y, s.d);
return 0;
}struct Stu
{
char name[20];
int age;
char sex[20];
float score;
};
int main()
{
//打印结构体信息
struct Stu s = { "张三", 20, "男", 95.0f };
struct Stu *ps = &s;
printf(" %s %d %s %.1f\n", ps->name, ps->age, ps->sex, ps->score);
return 0;
}1.4 结构体变量的内存对齐
结构体的内存对齐决定了结构体的在内存中所占用的空间大小。
引入
创建两个结构体，结构体中的变量类型相同，但是顺序不同，其内存大小一样吗？
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1));//12
printf("%d\n", sizeof(struct S2));//8
return 0;
}1.结构体的顺序不一样，内存不一样；
2.内存的大小和成员的数据类型有关吗？
结构体的对齐方式按照以下几条
1.结构体的第一成员，对齐到结构体在内存中的存放位置的0偏移处；
2.从第二个成员开始，每个成员都要对齐到（一个对齐数）的整数倍处；
对齐数：结构体成员自身大小和默认对齐数的较小值；
VS：默认对齐数为8；
Linux gcc ：没有默认对齐数，对齐数就是结构题成员的自身大小；
3.结构体的总大小，必须是所有成员的对齐数中最大对齐数的整数倍。
4.如果结构体中嵌套了结构体成员，要将嵌套的结构体成员的对齐到自己的成员中最大的对齐数的整数。（结构体的总大小必须是最大对齐数的整数倍，包含请嵌套结构体成员的对齐数，是所有对齐数的最大值）
S1的结构体存储的方式
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};（1）c1是第一个成员，从0偏移量存储，占用一个字节（灰色）；
（2）i为整型变量，对齐数为4，默认对齐数为8，取较小值为4，偏移量为4，偏移量 1，2，3处内存浪费掉了（黄色）；
（3）c2字符变量，对齐数为1，默认对齐数为8，取较小值为1，占用偏移量为8的位置（红色）；
（4）确定结构体的大小，从c1到c2处，占用了9个字节的空间，取结构体成员的最大对齐数4，因此内存要占用12个字节，浪费6个字节（蓝色）。
S1的结构体存储的方式
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};（1）c1是第一个成员，从0偏移量存储，占用一个字节（灰色）；
（2）c2字符变量，对齐数为1，默认对齐数为8，取较小值为1，偏移量是对齐数的倍数 2，占用偏移量为2的位置（红色）；
（3）i为整型变量，对齐数为4，默认对齐数为8，取较小值为4，偏移量为4，去偏移量的倍数 4，偏移量 2，3处内存浪费掉了（黄色）；
（4）确定结构体的大小，取结构体成员的最大对齐数4，因此内存要占用8个字节，浪费2个字节空间（蓝色）。
使用 offsetof函数来验证上述的偏移量是否正确，这个函数就是计算偏移量的，头文件是stddef，
验证程序
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1));//12
printf("%d\n", offsetof(struct S1, c1));//0
printf("%d\n", offsetof(struct S1,i));//4
printf("%d\n", offsetof(struct S1,c2));//8
return 0;
}嵌套结构体内存对齐，
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
struct S3
{
double d;
struct S2 s2;
int a;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S3));//24
printf("%d\n", offsetof(struct S3,d));//0
printf("%d\n", offsetof(struct S3,s2));//8
printf("%d\n", offsetof(struct S3,a));//16
return 0;
}S3是如何对齐呢？
struct S3
{
double d;
struct S2 s2;
int a;
};
（1）d是第一个成员，从0偏移量存储，占用8个字节（灰色）；
（2）s3为结构体变量，结构体成员最大的对齐数为4，默认对齐数为8，取较小值为4，偏移量是对齐数的倍数 8，占用偏移量为8的位置（黄色）；
（3）a为整型变量，对齐数为4，默认对齐数为8，取较小值为4，偏移量取16，取偏移量的倍数 16（黄色）；
（4）确定结构体的大小，取结构体成员的最大对齐数8，因此内存要占用24个字节，浪费4个字节空间（蓝色）。
为什么要对齐呢？
1. 程序移植： 不是所有的平台数据的存储方式和访问方式是一样的。
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。
总结：结构体的对齐就是利用内存换取运行时间的手段。
如何节省空间？
将占用空间小的成员集中到一起。
1.5 修改默认对齐数
#pragma pack（）//恢复默认对齐数
#pragma pack（1）//设置对齐数为1#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
#pragma pack(1)//设置对齐数为1
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//恢复默认对齐数
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S1));//6
printf("%d\n", offsetof(struct S1,c1));//0
printf("%d\n", offsetof(struct S1,i));//1
printf("%d\n", offsetof(struct S1,c2));//5
return 0;
}
此时S1的空间对齐方式
（1）c1是第一个成员，从0偏移量存储，占用一个字节（灰色）；
（2）i为整型变量，对齐数为1，偏移量为1，（黄色）；
（3）c2字符变量，对齐数为1，占用偏移量为5的位置（红色）；
（4）确定结构体的大小，从c1到c2处，占用了6个字节的空间。
1.6 结构体传参
结构体传参一般采用地址传参的方式，在传递值传参的时候，需要重新创建变量，浪费大量的内存空间，传址调用较为省空间。
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;
}2.位段
位段的声明和结构体类似，有两种不同的标志
1.位段的成员必须是 int 、unsigned int、或者是signed int；
2.位段的成员名后有一个冒号和一个数字。
struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
};A是一个位段类型，位段的大小是多少呢？
printf("%d", sizeof(struct A));//8
原本4个整型数据，占据16个字节，如何在内存中限制到8个字节的呢？
2.1 位段的内存分配
1. 位段的成员可以是 int unsigned、 int、 signed int 、 char 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。
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;位段开辟空间一次开辟一个字节，不够使用的话再开辟另一个字节；位段是从低地址到高地址存储的，在每个字节中也是从低位向高位存储；
2.2 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。
特点：位段和结构体相比，位段的存储空间为共用空间，位段更加节省空间，但是存在跨平台问题。
3.枚举
3.1枚举类型的定义
可以被一一列举的变量，语法形式和结构体类似，例如生活中的，
1.一周的星期一到星期日有限的7天，可以一一列举；
2.性别有：男、女分别；
3.一年有12个月，可以一一列举。
enum Day
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};enum Sex
{
MALE,
FEMALE,
SECRET
};三原色
enum Color
{
RED,
GREEN,
BLUE
};上述是有可能取到的值，默认从零开始一次递增，在定义的时候可以赋初值，示例
#include <stdio.h>
enum Day
{
Mon = 1,
Tues = 2,
Wed = 3,
Thur = 4 ,
Fri = 5,
Sat = 6,
Sun = 7
};
int main()
{
printf("%d\n", Mon);//1
printf("%d\n", Tues);//2
return 0;
}枚举常量就是给特定的字符赋予一定的数值，在后续的使用中Mon和1等价。
3.2枚举的优点
和#define相比枚举创建的常量可以在调试中显示，而宏定义是不可以的。
1. 增加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. 防止了命名污染（封装）；
4. 便于调试；
5. 使用方便，一次可以定义多个常量。
3.3枚举的使用
下述代码是用于C51单片机的按键控制LED亮灭的程序，创建的枚举变量使用的时候程序较好理解，如果将KEY1_PRESS为1的话，并不是特别的直观的表达出按键1以将按下。
#include <REGX52.H>
#include <stdio.h>
//引脚定义
#define SMG_A_DP_PORT P1
sbit KEY1 = P0 ^ 0;
sbit KEY2 = P0 ^ 1;
sbit KEY3 = P0 ^ 2;
sbit KEY4 = P0 ^ 3;
sbit LED1 = P2 ^ 0;
sbit LED2 = P2 ^ 1;
sbit LED3 = P2 ^ 2;
sbit LED4 = P2 ^ 3;
enum KEY
{
KEY_UNPRESS = 0,
KEY1_PRESS = 1,
KEY2_PRESS = 2,
KEY3_PRESS = 3,
KEY4_PRESS = 4,
};//枚举
char key_scan(mode);//当mode=0的时候 单次扫描 mode=1 连扫
void main()
{
unsigned char ret = 0;
while (1)
{
ret = key_scan(0);
switch (ret)
{
case KEY1_PRESS:
{
LED1 = !LED1;
break;
}
case KEY2_PRESS:
{
LED2 = !LED2;
break;
}
case KEY3_PRESS:
{
LED3 = !LED3;
break;
}
case KEY4_PRESS:
{
LED4 = !LED4;
break;
}
}
}
}
//延时函数 当1=ten_us,延时10us
void delay_10us(unsigned int ten_us)
{
while (ten_us--);
}
char key_scan(mode)//当mode=0的时候 单次扫描 mode=1 连扫
{
static char key = 1;
if (mode)
{
key = 1;
}
if (key == 1 && (KEY1 == 0 || KEY2 == 0 || KEY3 == 0 || KEY4 == 0))
{
key = 0;
delay_10us(1000);
if (KEY1 == 0)
return KEY1_PRESS;
else if (KEY2 == 0)
return KEY2_PRESS;
else if (KEY3 == 0)
return KEY3_PRESS;
else if (KEY4 == 0)
return KEY4_PRESS;
}
else if (KEY1 == 1 && KEY2 == 1 && KEY3 == 1 && KEY4 == 1)
{
key = 1;
}
return KEY_UNPRESS;
}
4. 联合（共用体）
4.1 联合类型的定义
联合是一种特殊的自定义类型，定义的变量也包含一系列的成员这些成员会共用一块内存空间。
union UN
{
char c;
int i;
};
int main()
{
union UN un;
printf("%d\n", sizeof(un));//4
printf("%p\n", &un);//00EFFB08
printf("%p\n", &(un.c));//00EFFB08
printf("%p\n", &(un.c));//00EFFB08
return 0;
}三次取地址的结果是一样的，说明c和i的起始地址的是一样，可以得出，两个变量占用得空间开始是一样得，当然两个变量是不可以同时使用得，c占用4个字节的第一个字节，i占用四个字节，如图
4.2 联合的特点
联合的成员是共用同一块内存空间的，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;
//下面输出的结果是什么？
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%x\n", un.i);//11223355
return 0;
}un的前四个字节为11223344，后有将44修改为了55，因为VS2017上位小端存储。
可以封装成函数判断大小端存储：
#include<stdio.h>
int check_sys()
{
union Un
{
int i;
char c;
}un;
un.i = 1;
return un.c;//判断变量，低位是否为1或者0
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret)
{
printf("小端存储");
}
else
printf("大端存储");
return 0;
}4.3 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;
};
//下面输出的结果是什么？
printf("%d\n", sizeof(union Un1));//8
printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16
}Un1的内存大小为8
（1）.c[5]的对齐数位1，占用5个字节的空间
（2）.i的对齐数为4，占用内存4个字节的空间，
（3）最大对齐数为4，再取4的倍数，内存大小为8个字节；
Un2的内存大小为16
（1）.c[7]的对齐数位2，占用14个字节的空间
（2）.i的对齐数为4，占用内存4个字节的空间，
（3）最大对齐数为4，再取4的倍数，内存大小为16个字节；
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