自定义类型：结构体+枚举+联合

自定义类型：结构体，枚举，联合
一、结构体
1.结构体的声明
struct Stu
{
char name[20]; //名字
int age; //年龄
char sex[5]; //性别
char id[20]; //学号
}； //分号不能丢
注：
（1）C语言中结构体成员不能为空，C++中可以；
（2）没有名字的结构体称为“匿名结构体”，不建议出现这样的结构体；
（3）有几个结构体声明就有几种结构体类型，即使成员一模一样，两个结构体仍然不同。
2.结构体的自引用
直接在结构体中嵌套自身结构体作为成员在某些操作时无异于“死循环”，例如sizeof(结构体)，将无法运算。正确的自引用是用自身结构体指针作为结构体成员，如下：
（1）struct Node
{
int data;
struct Node next;
};
（2）typedef struct Node
{
int data;
struct Node next;
}Node;

3.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
注：结构体和数组一样，可以整体初始化，但不能整体赋值！

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

4.结构体内存对齐
对齐：待放入变量的起始偏移量能整除对齐数就称为“对齐”。
注：编译器没有默认对齐数

（1）为什么存在内存对齐?
大部分的参考资料都是如是说的：
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。

（2）结构体的对齐规则：
<1>第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
<2>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。
<3>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。
<4>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。

总体来说：结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间的做法是：让占用空间小的成员尽量集中在一起。

（3）练习
//练习1
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1)); //输出结果：12（最大对齐数为4）
//练习2
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2))； //输出结果：8（最大对齐数为4）
//练习3
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3))； //输出结果：16（最大对齐数为8）
//练习4-结构体嵌套问题
struct S4
{
char c1;
struct S3 s3;
double d;
}；
printf("%d\n", sizeof(struct S4))； //输出结果：32（最大对齐数为8）

（4）修改对齐数
#pragma pack(1) //设置默认对齐数为1
struct S2
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack() //取消设置的默认对齐数，还原为默认
注：修改的对齐数只能设置为2的n次方，操作时每个变量的对齐数都是取其自身对齐数和设置对齐数中较小的值。

5.结构体传参——建议传结构体指针
（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。

6.位段
位段的声明和结构体是类似的，有两个不同：
（1）位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int；
（2）位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
例如：A就是一个位段类型
struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
}；
注：后面的数字表示该变量会占用所开辟空间的比特位数，比特位的权值大小是未知的，字节内部其比特位的权值大小与硬件有关。
printf("%d\n", sizeof(struct A))； //位段A的大小为8字节（压缩存储原则）

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。

二、枚举（顾名思义就是列举，把可能的取值一一列举）
1.枚举类型的定义
enum Day //星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
}； //{}中的内容是枚举类型的可能取值，也叫枚举常量
注：这些可能取值都是有值的，默认从0开始，依次递增1，当然在定义的时候也可以赋初值，其后依次递增。
2.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。
3.枚举的使用
enum Color //颜色
{
RED=1,
GREEN=2,
BLUE=4
};
enum Color clr = GREEN; //只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异

三、联合（共用体）
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，特征是这些成员共用同一块空间（所以联合也叫共用体）。

1.联合的声明和定义
//联合类型的声明
union Un
{
char c;
int i;
};
//联合变量的定义
union Un un;
//计算联合变量的大小
printf("%d\n", sizeof(un));
2.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）。
联合体中所有的变量共享空间，故可理解为每个成员都是第一个成员。
应用：判断当前计算机的大小端存储(部分代码)
union Un
{
int i;
char c;
};
int main()
{
union Un obj;
obj.i=0;
obj.c=1;
printf("%d\n",obj.c);
} //输出为1则是小端，输出为0则是大端
3.联合大小的计算（联合也要考虑内存对齐）
（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。
例如：
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)); 输出结果：8（最大对齐数为4）
printf("%d\n", sizeof(union Un2)); 输出结果：16（最大对齐数为4）