C语言自定义数据类型的结构体、枚举和联合详解

2024-04-02 19:55

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结构体基础知识

首先结构体的出现是因为我们使用C语言的基本类型无法满足我们的需求，比如我们要描述一本书，就需要书名，作者，价格，出版社等等一系列的属性，无疑C语言的基本数据类型无法解决，所以就出现了最重要的自定义数据类型，结构体。

首先我们创建一个书的结构体类型来认识一下


struct Book
{
	char name[20];
	char author[20];
	int price;
};

首先是struct是结构体关键字，用来告诉编译器你这里声明的是一个结构体类型而不是其他的东西，然后是Book是结构体标签，而关键字加标签就是你结构体类型的名字，即struct Book 是你结构体类型的名字，然后看到结构体里面的内容，即大括号里面的内容，有两个字符数组和一个整型变量，一个数组用来存放书的名字，一个数组用来存放书的作者，整型变量用来存放书的价格，在类型声明中需要多少变量就放入多少变量，需要什么变量就放入什么变量，而这些变量就是结构体的成员变量，成员变量可以是不同的类型，注意，结构体声明的末尾分号不可省略，到此我们已经有了基本的认识，接下来我们来使用一下结构体类型，既然是类型，那么肯定就可以拿来创建变量，我们就拿上面那个描述书的结构体类型试一下

可以看到使用规则和基本数据类型之类的并无太大区别，唯一区别就是结构体初始化一定要用大括号将初始化的内容括起来，如果不是初始化那么就需要先访问他的成员才能一一赋值，这里我们是在创建结构体的时候对它进行了初始化，放入了一些数据，小伙伴们能够清楚的看到屏幕上输出了这些数据，其中通过结构体变量访问结构体成员的时候使用了点号. 这个点号是结构体成员访问操作符，通过它我们就可以拿到结构体的成员，看完之后小伙伴们最好是自己也敲一下试试，代码能力是练出来的，初学时一定要多敲多练，到此结构体基础知识我们就介绍完了，接下来我们来进阶一下。

结构体进阶知识

首先结构体是可以嵌套定义的，像下面这样

结构体计算大小

结构体在分配内存的时候，会发生结构体内存对齐，对齐规则如下：

第一个成员在与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。
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。
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。

知道了规则我们来用一下，下面这个结构体的大小不考虑对齐的情况只需要6byte的空间就能存下所有数据，但是考虑到内存对齐就需要12byte的空间，这就足足多了一倍的空间，那么为什么还需要这个对齐的规则呢，原因大致有以下两点：

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。
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。


struct S1
{
 char c1;//1 byte
 int i;//4byte
 char c2;//1byte
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1));

总的来说，结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法，结构体就介绍的差不多了，下面我们来看看枚举

枚举基础知识

枚举顾名思义就是把所有的可能性一一列举出来，比如说一个星期分为星期一，星期二到星期天七天我们就可以使用枚举


enum Day
{
 Mon,
 Tues,
 Wed,
 Thur,
 Fri,
 Sat,
 Sun
};

和结构体一样首先是枚举关键字enmu然后是枚举的标签Day，然后是成员，但是和结构体不同的是，枚举的成员是常量，而且是整型常量，并且不赋值的话是有默认值，而且默认值是向下依次递增1的，我们来看看就知道了

可以看到不主动赋值的情况下，下一个比上一个大1，并且第一个默认为0，看看赋值了的

枚举就这么简单，接下来看看联合体

联合体

联合体是由关键字union和标签定义的，和结构体和枚举是一样的定义方式，和前面两个不一样的是，一个联合体只有一块内存空间，这句话什么意思呢，就相当于只开辟最大的变量的内存，其他的变量都在那个变量占据空间（空间可以被重叠占用）看看下面的图片

上面黑色和红色的重叠部分就是共用的区域，两个变量都能使用它，这个东西很少用的就不多讲了，唯一记住的就是，联合体可以求当前编译环境是大端字节序存储模式还是小端字节序存储模式，至于怎么求，看看下面这个代码，应该很好理解


#include<stdio.h>
union Un{
	char ch;
	int n;
};
int main()
{
	union Un un;
	un.n = 1;
	//小端 01 00 00 00
	//大端 00 00 00 01
	if (un.ch == 1) {//取出第一个字节的内容判断
		printf("小端");
	}
	else {
		printf("大端");
	}
	return 0;
}

这个东西理解不了也没啥关系，一般用不上。