自定义类型详解(结构体+枚举+联合)

结构体

相关结构体知识在之前有写过相关博客，现在再来回顾
结构体声明

/此声明声明了拥有3个成员的结构体，分别为整型的a，字符型的b和双精度的c
//同时又声明了结构体变量s1
//这个结构体并没有标明其标签
 
struct {
 
    int a;
 
    char b;
 
    double c;
 
} s1;
 
 
//同上声明了拥有3个成员的结构体，分别为整型的a，字符型的b和双精度的c
//结构体的标签被命名为SIMPLE,没有声明变量
struct SIMPLE{
 
    int a;
 
    char b;
 
    double c;
 
};
 
//用SIMPLE标签的结构体，另外声明了变量t1、t2、t3
struct SIMPLE t1, t2[20], *t3; 
//也可以用typedef创建新类型
typedef struct{
    int a;
    char b;
    double c; 
} Simple2;
//可以用Simple2作为类型声明新的结构体变量
Simple2 u1, u2[20], *u3;vb

匿名结构体
　在 C 语言中，可以在结构体中声明某个联合体（或结构体）而不用指出它的名字，如此之后就可以像使用结构体成员一样直接使用其中联合体（或结构体）的成员。

#include <stdio.h>    

struct person    
{    
    char    *name;    
    char     gender;    
    int      age;    
    int      weight;    
    struct  //此结构体为匿名结构体，不用指出它的名字
    {    
        int  area_code;    
        long phone_number;    
    };   
};    

int main(void)    
{  
    struct person jim = {"jim", 'F', 28, 65, {21, 58545566}};  
    printf("%d\n", jim.area_code);       
}

结构体自引用
如果按照正常思维，结构体自引用就是在结构体中引用结构体本身的成员。例如：



struct Node
{
 int data;
 struct Node next;
};

这样一来就会无限递归下去，在内存分配上是不确定的，所以这是非法的。
正确自引用应该是用指针的方式，例如：



struct Node
{
 int data;
 struct Node* next;
};

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

复制代码

结构体内存对齐
结构体内存对齐相当重要，尤其在面试过程中会被问到。
结构体内存对齐的规则：

第一个成员在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中的较小值。vs中默认值是8 Linux默认值为4.
结构体总大小为最大对齐数的整数倍。（每个成员变量都有自己的对齐数）
如果嵌套结构体，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（包含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。
下面举个例子：

1、

struct S1
{
    char a;
    char b;
    int c;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));

这个结构体的大小为8，a是char型，占一个字节，第一个成员即 a在结构体变量偏移量为0 的地址处。
b是char型，占一个字节，要对齐到对齐数的整数倍的位置。对齐数 = 编译器默认的一个对齐数与该成员大小中的较小值，vs中默认值是8，取较小值1，char类型的对齐数是1，所以对齐到1 的整数倍，那就是偏移量为1开始的地址空间。
c是int类型，占四个字节，要对齐到对齐数的整数倍的位置。int类型的对齐数就是 4，所以对齐到4 的整数倍。
2、

`struct S2
{
    char c1;
    int i;
    char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2));`

c1是char型，占一个字节，对应到结构体变量偏移量为0 的地址处。
i是int型，占四个字节，对齐数就是4，对齐到4的整数倍位置处，即偏移量为4开始的地址空间。
c2是char型，占一个字节，对齐到1 的整数倍，那就是下一个地址空间，对齐到偏移量为8的地址空间。
结构体总大小为最大对齐数的整数倍，所以为对齐数4的整数倍，现在已经用了9个字节的空间，那么总大小就是12个字节空间。所以输出结果是12。
3、结构体嵌套的情况

struct S3
{
    double d;
    char c;
    int i;
};
struct S4
{
    char c1;
    struct S3 s3;
    double d;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4))

分析过程：由前面两个例子，我们可以算出s3的总大小16.
char c1对齐数为1，放在地址偏移量为0的地方
struct S3 s3的对齐数为16与编译器默认对齐数8相比选择8作为对齐数，放在地址偏移量为8处。，double d大小为8字节，放在地址偏移量为8处，8的倍数处24。s4的结构体对齐数为16，所以中的结构体大小为16 的整数倍32.
为什么会有这样的规定：

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。

枚举
枚举是 C 语言中的一种基本数据类型，它可以让数据更简洁，更易读。

枚举语法定义格式为：

enum　枚举名　{枚举元素1,枚举元素2,……};

接下来我们举个例子，比如：一星期有 7 天，如果不用枚举，我们需要使用 #define 来为每个整数定义一个别名：

#define MON  1
#define TUE  2
#define WED  3
#define THU  4
#define FRI  5
#define SAT  6
#define SUN  7

这个看起来代码量就比较多，接下来我们看看使用枚举的方式：

enum DAY
{
      MON=1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN
};

这样看起来是不是更简洁了。

注意：第一个枚举成员的默认值为整型的 0，后续枚举成员的值在前一个成员上加 1。我们在这个实例中把第一个枚举成员的值定义为 1，第二个就为 2，以此类推。

可以在定义枚举类型时改变枚举元素的值：

  enum season {spring, summer=3, autumn, winter};

没有指定值的枚举元素，其值为前一元素加 1。也就说 spring 的值为 0，summer 的值为 3，autumn 的值为 4，winter 的值为 5

枚举变量的定义

前面我们只是声明了枚举类型，接下来我们看看如何定义枚举变量。

我们可以通过以下三种方式来定义枚举变量

1、先定义枚举类型，再定义枚举变量

enum DAY
{
      MON=1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN
};
enum DAY day;

2、定义枚举类型的同时定义枚举变量

enum DAY
{
      MON=1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN
} day;

3、省略枚举名称，直接定义枚举变量

enum
{
      MON=1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN
} day;

实例

#include <stdio.h>
 
enum DAY
{
      MON=1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN
};
 
int main()
{
    enum DAY day;
    day = WED;
    printf("%d",day);
    return 0;
}

以上实例输出结果为：

在C 语言中，枚举类型是被当做 int 或者 unsigned int 类型来处理的，所以按照 C 语言规范是没有办法遍历枚举类型的。

不过在一些特殊的情况下，枚举类型必须连续是可以实现有条件的遍历。

枚举的优点：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

联合体
C语言中，一种和结构体非常类似的语法，叫做共用体（Union），它的定义格式为：

union 共用体名{
成员列表
};

   结构体和共用体的区别在于：结构体的各个成员会占用不同的内存，互相之间没有影响；而共用体的所有成员占用同一段内存，修改一个成员会影响其余所有成员。
   
   联合体大小的计算：
   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。

联合体的应用
联合体的应用：相信大家一定见过这样一串数字IP：117.136.50.133，这代表的是我们的IP地址；IP地址（Internet Protocol Address）是指互联网协议地址，又译为网际协议地址。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。