C进阶自定义类型

目录

前言

一结构体

二结构体的存储

三位段

四枚举

五联合体

总结

前言

我们之前学习的int char double ......都是内置类型，但是我们今天所学习的是自定义类型，比如联合体，结构体，枚举

一结构体

结构体是一些值的集合，这些值统称为成员变量，每个成员都是可以用不同的的基本数据类型

结构体的使用场景：

结构体的意义在于可以进行封装一个整体的所有变量，这个是十分便捷的，这样就可以不用重复的操作进行重复的定义相同的东西，比如我们要统计一个班级的学生的学号，姓名，成绩，那么我们就可以使用结构变量,下面这个是使用结构体和不使用结构体的例子
struct student {int number;char name[5];int score;
};
int main() {//不使用结构体int xiaomingnumber;char xiaomingname[5];int xiaomingscore;int xiaowangnumber;char xiaowangname[5];int xiaowangscore;//使用结构体struct student xiaoming, xiaowang;
}
结构体的基本形式：
struct inflatable{char name[20]; float volume; double price;
};
结构体的匿名形式
struct{int a;int b;
}x,b;
结构体需要注意的点
1 每个变量之间以分号隔开
2 最后要加上分号，因为这个是结构体的声明
3 匿名结构体只可以创建的时候定义变量

定义结构后，便可以创建这种类型的变量了
struct inflatable hat;            // hat is a structure variable of type inflatable 
struct inflatable woopie_cushion; // type inflatable variable 
struct inflatable mainframe;      // type inflatable variable
由于 hat 的类型为 inflatable，因此可以使用成员运算符(.)来访问各个成员。例如， hat.volume 指的是结构的volume 成员， hat.price 指的是 price 成员，当然在C++里面是可以把前面的struct省掉

初始化方式
inflatable guest = {"Glorious Gloria", // name value 1 .88,             // vol ume value 29.99              // price value 
}
和数组一样，使用由逗号分隔值列表，并将这些值用花括号括起

结构数组
inflatable 结构包含一个数组 (name)。也可以创建元素为结构的数组，方法和创建基本类型数组完全相同。例如，要创建一个包含 100个inflatable 结构的数组，可以这样做：
 inflatable gifts[100]; / / array of 100 inflatable structures
接下来的赋值操作也就是跟数组一样

结构中的位字段
创建与某个硬件设备上的寄存器对应的数据结构非常方便。字段的类型应为整型或枚举(稍后将介绍)，接下来是冒号，冒号后面是一个数字，它指定了使用的位数。可以使用没有名称的字段来提供间距。每个成员都被称为位字段 (bit field)。下面是一个例子:
struct student {int number : 4;char xing  : 1;};
就是规定这个变量占用多少的字节，这个占用字节数是自己规定的

二结构体的存储

结构体的对齐规则
1 第一个成员在与结构体变量的偏移量为0
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 结构体的总大小为最大对齐数的整数倍

我们以下面这个结构体为例子来讲解
struct  student{ char c2;int number;char c1;
};
1 第一个成员在与结构体变量的偏移量为0

这个就是这个变量i前面没有偏移量直接占用0这个各自

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
我们以其他的变量来讲解这个东西

我们可以看到这个空白的，这个就是偏移量，然后偏移到(对齐数)的整数倍，一般都是4，然后我们就可以得到这个是8了

3 结构体的总大小为最大对齐数的整数倍
我们最后到了这一步之后就是4的整数倍，里面最大的对齐数为4，所以为8

为什么会有对齐原则

1 平台原因
不是所有的硬件平台都可以任意的访问任意地址的数据的，某些平台只可以在某些地址处去某些特定的数字，否则会抛出异常

2 性能原因
1 在现在的CPU里面，访问内存是按照快的标准执行的，一个典型的块的大小为4字节，8字节甚至更大，这与CPU的数据总线宽度有关，32位通常是4字节，64通常是8字节

2 数据总线宽度
CPU一次性传输可以处理多少的数据的字节数
宽度越大，CPU每次处理的数据量就越大
32位数据总线宽度意味着32条并行通道，这样CPU一个时间周期可传输32位数据

由于CPU是以快为主，所以就会牺牲空间提高性能

三位段

位段的声明和结构体的声明是类似的，有两个不同
1，成员必须为整形家族的 2，位段的成员后面都带有一个冒号和数字
struct A{int a: 2;int b: 3;int c: 4;int d: 5;
};
这个就是说a占用2个字节 b占用3个字节 c占用4个字节 d占用5个字节,运用这个就是压榨内存，因为内存是一个非常昂贵的资源

内存分配
原则
1 位段的成员都是整形家族
2 空间按照需以4字节或者1字节的方式来开辟
3 位段涉及很多不确定因素，位段考虑跨平台和可移植性应避免使用位段
以上面为例子：2+3+4+5=14，但是真的是这样吗？

首先线开出1字节，看够不够用，不够用就再开辟一个字节，继续存储，中间那个空白的就是浪费的
所以他的分配方式就是：不断地开辟一字节，看是否够用，不够的话就再继续开辟，直到所有的都满就好

位段在跨平台编程中存在诸多问题，主要体现在以下几个方面：

1. 位段的符号性不确定

int 类型的位段在某些平台上可能被解释为有符号数，而在另一些平台上可能被解释为无符号数。

2. 位段的最大位数不确定

不同平台的位段最大位数可能不同。例如，16位机器上最大为16位，32位机器上最大为32位。如果定义的位数超过目标平台的最大限制，会导致编译错误。

3. 内存分配顺序不确定

位段成员在内存中的分配顺序（从左到右还是从右到左）在标准中未明确定义，不同编译器可能有不同的实现。

4. 位段的存储布局不确定

当一个位段的剩余空间不足以容纳下一个位段时，编译器可能会选择丢弃剩余空间或利用剩余空间，这种行为在不同平台上是不确定的。

5. 编译器差异

不同编译器对位段的实现和优化方式可能不同，这也会导致跨平台时的行为差异。

四枚举
enum sex{MALE;FEMALE;SECRTX;};
作用：是提高代码的可读性和在进行项目编写的时候，提高规范性
计算机会根据你的放置进行推算，但是是从0开始
如上述就是MALE为0……
枚举里面输入数字的话会更加的清晰

五联合体

联合体的格式
uion un{int a;char i;
};
联合体就是一起公用一个空间，最妙的放法就是用a不用i，用i不用a，一定程度地减少空间地消耗

联合体地大小
1 联合体的大小为成员里面最大类型的大小
2 当最大成员不是最大对齐树的整数倍的时候，就要对齐到最大成员的整数倍数
我们来举个例子
union Un{char arr[5];int a;
};
5和4字节放到了一起，但是要对齐到最大对齐数的整数倍数，我们就开到了8

剩下的空白是不用的，开辟不用
char arr[5]和5个char类型的变量是不一样的
第一个是开辟了5个，第二个是开辟了1个，共用一个