自定义类型 自定义类型

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自定义类型

结构体

结构是一些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量

声明一个结构体类型

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c复制代码//声明一个学生类型，是想通过学生类型来创建学生变量(对象)
//描述学生就得有属性啥的。名字，电话，性别，年龄
struct Stu
{
    char name[20];//名字
    char tele[12];//电话
    char sex[10];//性别
    int age;//年龄
};

struct Stu s3;//创建全局结构体变量

int main()
{
    struct Stu s1;
    struct Stu s2;//创建结构体变量
	return 0;
}

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特殊声明

在声明结构的时候，可以不完全的声明。

没有结构体标签

匿名结构体类型

要清楚一点匿名结构体是个类型不占用空间的，就好像int一样，他们没有创建一个变量是不会开辟空间的，所以类型不占用空间就没有销毁不销毁这一说，只有有了空间才会有销毁不销毁这一说，类型就好像图纸，变量才是真正要盖的房子

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c复制代码struct 
{
    char name[20];//名字
    char tele[12];//电话
    char sex[10];//性别
    int age;//年龄
}stu;//直接接结构体变量，匿名的时候后面就把变量给创建好，不然之后也用不到这个结构名，因为没有结构体名字怎么创建变量呢

匿名结构体指针类型

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c复制代码struct 
{
    char name[20];//名字
    char tele[12];//电话
    char sex[10];//性别
    int age;//年龄
}* pstu;//这时pstu就变成匿名结构体指针了

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结构体自引用

在结构中包含一个类型为该结构本身的成员是否可以呢？

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所以节点(Node)就出来了

一块表示数据一块表示地址

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c复制代码struct Node
{
	int data;          //数据域
	struct Node* next; //指针域
};

这就是结构体自引用 自己类型里的变量找到同类型的另外一个对象

注意

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所以对于结构体的自引用是不能省略自己的结构体标签，下面就是解决方案

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c复制代码typedef struct Node
{
	int data;          //数据域
	struct Node* next; //指针域
}Node;

结构体变量的定义和初始化

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c复制代码struct Stu
{
    char name[20];//名字
    char tele[12];//电话
    char sex[10];//性别
    int age;//年龄
};

struct Stu s3;//创建全局结构体变量

int main()
{
    struct Stu s1 = {"zhuzhongyuan","13151732661","nan",22};//(定义)创建结构体变量s1并初始化
    printf("%s %s %s %d",s1.name,s1.tele,s1.sex,s1.age);
	return 0;
}

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结构体内存对齐

现在我们深入讨论一个问题：计算结构体的大小。

这也是一个特别热门的考点：结构体内存对齐

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c复制代码#include<stdio.h>
//内存对齐
//结构体内存对齐
struct S2
{
	int a;
	char b;
	char c;
};                        
struct S1
{
	char b;
	int a;
	char c;
};
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct S1));
	printf("%d\n", sizeof(struct S2));
	return 0;
}

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结构体内存对齐的规则

  1. 结构体的第一个成员永远放在结构体起始位置偏移量为0的位置
  2. 结构体成员从第二成员开始，总是放在一个对齐数的整数倍处
  3. 对齐数是什么呢是编译器默认的对齐数和变量自身大小的较小值注意一下 linux没有默认对齐数
    vs下默认对齐数是8
  4. 结构体的总大小必须是各个成员的对齐数中最大那个对齐数的整数倍
  5. 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

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几个练习

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为什么存在内存对齐

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，某些平台只能在某些地址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，而对齐的访问仅需要一次访问

总体来说

结构体内存对齐就是拿空间换取时间的做法，形象的说就是浪费了内存，换来了方便

解决

那在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，如何做到：
让占用空间小的成员尽量集中在一起。

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修改默认对齐数

vs默认对齐数是8

我们可以通过#pragma pack()来修改默认对齐数

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默认设置对齐数是2的几次方

offsetof宏的实现

计算结构体中某变量相对于首地址的偏移

offsetof原格式

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结构体传参

值传递

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址传递

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如何选择

1.函数传参的时候，参数是需要压栈，会有时间和空间上的系统开销。

2.如果传递一个结构体对象的时候，结构体过大，参数压栈的的系统开销比较大，所以会导致性能的下降。

结论： 结构体传参的时候，要传结构体的地址。

位段

什么是位段

位段的声明和结构体类似，有两个不同

1.位段的成员必须是int,unsiged int 或 signed int

2.位段的成员后面有一个冒号和一个数字

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位段的内存分配

  1. 位段的成员可以是int， unsigned int，signed int，或者是char(属于整形家族)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

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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，这个也是不确定的。

总结：

跟结构相比，位段可以达到同样的效果，可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。

位段的应用

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枚举

如果我们没有对枚举常量进行初始化的话，他们是默认加一的

我们常量分为4种

1.字面常量

2.const修饰的常变量

3.#号定义的标识符常量

4.枚举常量

这里我们就讲枚举常量

image-20210918094024475

枚举常量是不可以改的，只能初始化

image-20210918094628627

那枚举怎么用呢

image-20210918095317933

枚举的优点

我们可以使用 #define 定义常量，为什么非要使用枚举？ 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

简易计算器

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c复制代码#include<stdio.h>
enum Option
{
	exit,
	add,
	sub,
	mul,
	div
};
void menu()
{
	printf("*********************\n");
	printf("****1.add   2.sub****\n");
	printf("****3.mul   4.div****\n");
	printf("****    0.exit   ****\n");
	printf("*********************\n");
}

int main()
{
	int input = 0;
	int a = 0;
	int b = 0;
	int c = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请选择:>");
		scanf("%d",&input);
		printf("请输入两个操作数:>");
		scanf("%d%d", &a, &b);
		switch (input)			
		{
		case add:
			c = a + b;
			printf("%d\n", c);
			break;
		case sub:
			c = a - b;
			printf("%d\n", c);
			break;
		case mul:
			c = a * b;
			printf("%d\n", c);
			break;
		case div:
			if (b == 0)
			{
				printf("分子不能为0\n");
				break;
			}
			else
			{
				c = a / b;
				printf("%d\n", c);
				break;
			}			
		default:
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

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联合（共用体）

联合类型的定义

联合也是一种特殊的自定义类型 这种类型定义的变量也包含一系列的成员，特征是这些成员公用同一块空间（所以
联合也叫共用体）。

联合类型的声明

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联合的特点

联合的成员是共用同一块内存空间的，这样一个联合变量的大小，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）

判断当前机器的大小端存储

之前学过一个方法

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c复制代码#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 1; //0x 00 00 00 01
	//低 -------------> 高
	//01 00 00 00   小端存储
	//00 00 00 01   大端存储
	//想办法拿到a的第一个字节
	char* pc = (char*)&a;
	if (*pc == 1)
	{
		printf("小端存储");
	}
	else
	{
		printf("大端存储");
	}
	return 0;
}

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现在学到共用体正好利用他的特殊情况

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c复制代码#include<stdio.h>
union Un
{
	char c;
	int i;
};
int main()
{
	union Un u = { 0 };
	u.i = 1;
	if (u.c == 1)
	{
		printf("小端存储");
	}
	else
	{
		printf("大端存储");
	}
	return 0;
}

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联合大小的计算

联合的大小至少是最大成员的大小。
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。

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本文转载自: 掘金

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