user_defined_data_types(自定义数据类型)

1，结构体

结构体类型的声明

结构体自引用

结构体变量的定义和初始化

结构体内存对齐

结构体传参

结构体实现位段 ( 位段的填充 & 可移植性 )

2，枚举

枚举类型的定义

枚举的优点

枚举的使用

3. 联合体

联合类型的定义

联合的特点

联合大小的计算

1，结构体

结构体类型的声明

    结构体的基础知识：  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

接下来，让我们通过程序来进一步加深我们对结构体的认识

程序一：

#include//声明一个结构体类型//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 ： 属性 + 名字 + 性别 + 年龄 + 电话 struct student// struct  结构体 关键字  student 结构体 标签{	char name[10];	char sex[20];	int age;	char telephone[12];// 这四个变量 就是结构体的成员变量}s4，s5，s6; // 创建 结构体 全局变量// 以上所有 就是一个 结构体类型struct student s3; // 创建 结构体 全局变量int main(){	//创建 结构体变量 的方式	struct student s1;	struct student s2;  // 因为 这两个变量放在 main 函数里,所以是 局部变量	return 0;}

特殊的声明

程序一：

#includestruct          // 缺少一个标签（名字） 这种结构体类型 称为 匿名结构体类型     {             // 那么问题来了，没有名字 该 如何 创建 结构体 变量 ？	char name[10];	char sex[20];	int age;	char telephone[12];}x;// 只有一种方式在结构体末尾分号（；）前面   创建 结构体 全局变量struct          // 缺少一个标签（名字） 这种结构体类型 称为 匿名结构体类型     {             	char name[10];	char sex[20];	int age;	char telephone[12];}* px;//  在 匿名结构体 的 全部变量 px 前面加上 * ,该 匿名结构体类型 变成了 匿名结构体指针类型// 即 * px  是一个结构体指针int main(){	px = &x; // 经过 编译器 编译， 程序报警，该表达式 是 不合法的	//因为 编译器， 会把 它们 当做 2 种 不同类型 来处理	// 所以 两种 不同类型 的数据，是无法进行赋值	return 0;}

1，结构体

结构体自引用

程序一：

#includestruct node{	int data;	struct node* next;// 如果 没有 * 号，也就是数 next 是本身的结构体变量，会导致这个结构体所占内存无限大。    // 这里存地址， 存的是下一个数据的地址:    //结构体自引用 就是 结构体 用指针 找到 与自身同类型的  结构体变量	// 而不是说 结构体自己 包含 结构体自己 的 变量  : struct node next  (error)};int main(){	return 0;}

 
程序二：

#includetypedef struct node  // 这里的 node 是不能省略的， 要不然 下面 没有这 struct node* next  类型，只能写成 node* next{                    // 但是 node 是 [把 省略了 node 从而 变成 匿名结构体 的 重命名]。 是后有的，	                 //  也就是说 node 还没有生成， 就在结构体 调用它，	                 // 这种写法 是错误的	int data;	struct node* next;}node;   // node : typedef 把 结构体 struct node  简化成 nodeint main(){	node n;	return 0;}

1，结构体

结构体变量的定义和初始化

程序一：

#includestruct s{	char c;	int a;	double d;	char arr[20];};int main(){	struct s s = { "c", 100, 3.14, "hellworld" };	printf("%c %d %lf %s/n", s.c, s.a, s.d, s.arr);	return 0;}

 
程序二：

#includestruct t{	double weight;	short age;};struct s{	char c;	int a;	double d;	char arr[20];	struct t st;};int main(){	struct s s = { "c", 100, 3.14, "hellworld", {55.6,30} };	printf("%c %d %lf %s %lf %d/n", s.c, s.a, s.d, s.arr, s.st.weight, s.st.age);	return 0;}

1，结构体

结构体内存对齐: 用来计算结构体 的 内存大小

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（第一个 结构体成员 存储的地址，即结构体第一个结构体变量 存储地址，地址为 0）。
2. 其他成员 变量 要对齐某个数字（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 成员大小的 较小值
vs 中 默认的值为 8; gcc 没有默认对齐数（成员的大小，就是对齐数）

比如 结构体里 有一个 成员（变量） 为 整形 int 类型 为 4byte
// 而 vs 中 默认值为 8， 4 < 8, 取 4，
// 那么 该成员的 对齐数 为 4

3. 结构体总大小为 最大 对齐数（每个成员 的 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。
    
   程序一：

struct s{	char c1;//  第一个成员 在与 结构体变量 偏移量为 0 的 地址处 （内存所占 1 字节）	int a; //  a 对齐数 是 4 ，因为 其他成员 变量 要对齐 对齐数（4） 的 整数倍 的 地址处（地址4）	// 从 c1（0 地址） 后面开始（从地址 4 开始） 地址 4 处 存放 a，就是说 c1  与 a 之间 隔了 3 个 地址（1,2,3） -> 3 字节	// 此时 a 末尾地址 为 地址8 （因为 a 的存储 需要 4 byte 空间） 	char c2;//  c2 对齐数 1 ； 其他成员 变量 要对齐 对齐数（1）的 整数倍（倍数为 1） 的 地址处  也就是紧跟 a 后面的 地址8，（char 1 byte）存完之后，末尾地址指向 9;	                                                                                            // 无论是地址几，都是 对齐数 1 的倍数	// 至此，1+3+4+1 为 9 字节	// 结构体 总大小 为9 字节，但此时地址，不是 成员中 最大 对齐数（4） 的整数倍，	//  12 满足	// 所以 结构体的大小 最后 为 12 byte};struct s2{	char c1;//  第一个成员 在与 结构体变量 偏移量为 0 的 地址处 （1字节）	char c2;// 对齐数为 1 -> 其他成员 变量 要对齐 对齐数的 整数倍( 倍数为 1 ) 的 地址处（地址1） ，c2 的存储地址 紧跟在 c1 的后面(2 字节)	int a;// 对齐数 4   -> 其他成员 变量 要对齐 对齐数的 整数倍( 倍数为 4 ) 的 地址处（地址4）,（c1 是 0 地址，c2 是1 地址，浪费 2,3地址）	//   即 来到 地址4， 也就是 a 的地址，也就是说 a 与 c2  隔了 2 个地址（浪费了2字节空间）,a 的 存储  也要 占 4 字节	//  1 + 1 + 2 + 4 == 8 字节 	//   成员中 最大对齐数（4） 的整数倍	//  因为 8 == 2*4  > 6 满足条件	// 所以最后 结构体总大小 为 8};int main(){	struct s s = { 0 };	struct s2 s2 = { 0 };	printf("%d/n", sizeof(s));// 12	printf("%d/n", sizeof(s2));// 8	return 0;}

struct s1附图 ：

12 byte ，满足成员中 最大 对齐数（4） 的整数倍， 即 结构体大小 为 12 byte
 
 

struct 附图2:

 
 
程序二:

#includestruct s3{	double d;// 第一个成员 在 与 结构体 偏移量为 0 的地址处（double 8字节，此时地址 指向地址7）	char c;// 对齐数 1 地址8（9字节）	int i;// 对齐数 4   c 后面的 是 地址9，不满足倍数条件，地址 12 满足（浪费 9,10,11地址，即 3字节空间），即 i 的地址 是 地址12	// i 占 4 字节，	// 8 + 1 + 3 +4 == 16	//  16 满足成员中 最大对齐数（8）的整数倍};int main(){	printf("%d/n", sizeof(struct s3));// 16}

附图：

 
 
程序二：

#includestruct s3{	double d;// 对齐数 8  地址 7	char c;// 对齐数 1  地址 8	int i;// 对齐数 4  地址 12    i 存储 需要 4byte ，地址 16	//  结构体大小 16 byte 满足 最大 对齐数（8） 的整数倍	// 故结构体 真正大小 为 16字节};struct s4{	char c1; // 地址0， 对齐数 1	// 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（8） 的整数倍处	struct s3 s3; // 对齐地址 8   然后 结构体 s3 内存大小 为 16 byte	             // 存完16byte之后，地址 24	double d; // 对齐数 8 ，地址24  满足 对齐数 整数倍 地址 	           // 地址 24 到 地址 32 	           //  32 满足 最大 对齐数（8）的整数倍	           //  结构体 变量 s4  内存大小 32 字节 };int main(){	printf("%d/n", sizeof(struct s4));// 32}

附图：

为什么存在内存对齐 ： 空间（浪费的） 换取 时间

1. 平台原因（移植原因）：不是所有的硬件平台都能访问地址上的任意数据的，

某些硬件平台智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）应尽可能地在自然边界sang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

那么在 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？

struct s{	char c1;//  第一个成员 在与 结构体变量 偏移量为 0 的 地址处 （内存所占 1 字节）	int a; //  a 对齐数 是 4 ，因为 其他成员 变量 要对齐 对齐数（4） 的 整数倍 的 地址处（地址4）	// 从 c1（0 地址） 后面开始（从地址 4 开始） 地址 4 处 存放 a，就是说 c1  与 a 之间 隔了 3 个 地址（1,2,3） -> 3 字节	// 此时 a 末尾地址 为 地址8 （因为 a 的存储 需要 4 byte 空间） 	char c2;//  c2 对齐数 1 ； 其他成员 变量 要对齐 对齐数（1）的 整数倍（倍数为 1） 的 地址处  也就是紧跟 a 后面的 地址8，（char 1 byte）存完之后，末尾地址指向 9;	                                                                                            // 无论是地址几，都是 对齐数 1 的倍数	// 至此，1+3+4+1 为 9 字节	// 结构体 总大小 为9 字节，但此时地址，不是 成员中 最大 对齐数（4） 的整数倍，	//  12 满足	// 所以 结构体的大小 最后 为 12 byte};struct s2{	char c1;//  第一个成员 在与 结构体变量 偏移量为 0 的 地址处 （1字节）	char c2;// 对齐数为 1 -> 其他成员 变量 要对齐 对齐数的 整数倍( 倍数为 1 ) 的 地址处（地址1） ，c2 的存储地址 紧跟在 c1 的后面(2 字节)	int a;// 对齐数 4   -> 其他成员 变量 要对齐 对齐数的 整数倍( 倍数为 4 ) 的 地址处（地址4）,（c1 是 0 地址，c2 是1 地址，浪费 2,3地址）	//   即 来到 地址4， 也就是 a 的地址，也就是说 a 与 c2  隔了 2 个地址（浪费了2字节空间）,a 的 存储  也要 占 4 字节	//  1 + 1 + 2 + 4 == 8 字节 	//   成员中 最大对齐数（4） 的整数倍	//  因为 8 == 2*4  > 6 满足条件	// 所以最后 结构体总大小 为 8};

根据 剖析， 发现 结构体成员相同，但是 让 占用空间小的的成员尽量集中在一起 ，节省很多的空间（也就是不至于浪费很多空间）

修改默认对齐数

之前我们见过了 #pragma 这个预处理指令，这里让我们再次使用，可以改变我们的默认对齐数

程序一：

#include#pragma pack(4)   // 设计 默认对齐数 为 4struct s{	char c1;// 1		// 浪费 3 个字节（原本要浪费 7 个 字节，现在只需 3 个字节）	double d; // 8 byte 对齐 为 对齐数 4,【4与8 选择较小的】 的整数倍 的地址	// 存储 d  需要 8 个字节 加上前面浪费 3 个 和 c1 1个 字节	// 1+3+8 == 12 字节  	// 这样写法，帮我们 避免 了 4 字节 的 空间浪费};#pragma pack() // 取消设置的 默认 对齐数

 
程序二：

 那 我们把 默认对齐数 设置为 1 呢？#include#pragma pack(1)   // 设计 默认对齐数 为 1struct s{	char c1;// 1	// 一个字节的都不会浪费	double d; // 8 byte 对齐 为（对齐数 1,【1与8 选择较小的】） 的整数倍 的地址	// 存储 d  需要 8 个字节 	// 1+8 == 9 字节  （9 是 最大 对齐数（1）的 整数倍）	// 这样写法，帮我们 避免 了 7 字节 的 空间浪费};#pragma pack() // 取消设置的 默认 对齐数// #pragma pack() 一般设置 默认 对齐数 为 2，4，8， 16   （2的次方数）

百度面试题

写一个宏，计算结构体中某变量 相对于首地址的偏移，并给出说明 （考察 offsetof 宏的实现）

#include#includestruct s{	char c;	int i;	double d;};int main(){	// offsetof 其实是一个宏，用来表示   成员 相对于 结构体 的 偏移量	printf("%d/n", offsetof(struct s, c));// 0	printf("%d/n", offsetof(struct s, i));// 4	printf("%d/n", offsetof(struct s, d));// 8	return 0;      //而且 offsetof 的 参数 传的是 一个类型，更加说了 offsetof 是一个宏 }

1，结构体

结构体传参

#includestruct s{	int a;	char c;	double d;};void init(struct s *tmp){	tmp->a = 100;	tmp->c = "w";	tmp->d = 3.14;}void print(struct s tmp)// 传值：如果传递的结构体对象的时候，结构体过大（空间过大），容易导致 参数压栈 的 系统 开销比较大，从而导致系统性能下降。{	printf("%d %c %lf/n", tmp.a, tmp.c, tmp.d);}void print2(const struct s* tmp) // 传址 ： 最好使用这种方法（节省空间），一个地址在操作系统不改变的情况，永远都是4个字节大小，{       // const 是为了防止 意外改变 结构体变量地址 指向的 值	printf("%d %c %lf/n", tmp->a, tmp->c, tmp->d);}int main() {	struct s s = { 0 };	init(&s);	print(s);	print2(&s);	return 0;}

1，结构体

结构体 实现 位段 ( 位段的填充 & 可移植性 )

位段 的 声明 和 结构 是 类似的，有 两个 不同：

1. 位段 的 成员 必须是 int，unsigned int 或 signed int(还可以是 char )

2. 位段 的 成员 后边 有 一个冒号 和一个数字（ 数字 <= 32 [有多少位操作系统决定] ）

位段 - 位：二进制位

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)的仿古式来开辟

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

 
程序一：

#includestruct a  // 按照以下写法写结构体成员， a 已经不是个结构体类型了，而是 一个 位段 类型了// 位段 看见成员 都是 int 类型 ，所以，它 一开始 就创建了 4 byte的 空间{	int a : 2;// 2 这里的意思是： a只需要 2 个比特位(bit)	int b : 5;// 5 这里的意思是： b只需要 5 个比特位(bit)	int c : 10;// 10 这里的意思是:  c只需要 10 个比特位(bit)	int d : 30;// 30 这里的意思是： d只需要 30 个比特位(bit)};// 一共 47 个 bit 位，由已经创建的 4byte 空间来分配空间, 很明显 空间不够 大，只能存入 a，b，c，4 byte 空间 还剩 15 bit   d 放不下，怎么办呢？  在vs 环境中 系统 会舍弃（浪费）剩余的 15 bit 空间 然后， 它再向 空间申请 4 byte（32bit） 空间， 存储 d 需要 30 bt 空间，这 30 bit 的数据 就存入 这个向系统第二次申请 4 byte 的空间里 至此，数据全部存完，剩余的空间就浪费掉了，也就是说 这 位段 的 内存大小为 8 byteint main(){	struct a a;	printf("%d/n", sizeof(a));// 8 byte	return 0;}

附图：

&ensp；

位段的意义：

经过上程序，我们发现 原本 a 需要占 4 byte空间，但是 a 只需要 2 bit 的空间, 这样就形成巨大的空间浪费。

所以 我们通过 位段 这种方式 大大减小了 空间上浪费的问题

（虽然位段也有浪费，但是相比 结构体 浪费的空间要少， b c d 也是同理）

 
 
程序一：

#include// vs 环境struct s // 因为下面 成员类型 为 char 类型，所以它 一开始 就准备 了 1 byte 空间{	char a : 3;//  a 要个 3 bit 位， 由提前准备 1 byte 空间 来分配，还剩 5 bit	// 	char b : 4;// b 要 4 bit 位，由提前准备 1 byte 空间 来分配，还剩 1 bit 空间	char c : 5;// c 要 5 bit 位，由提前准备 1 byte 空间 来分配（剩余 1 bit），不够大，	// 舍弃（浪费）掉，再向内存申请 1 byte 的空间 来 存储 c （剩余 3 bit 空间）  	char d : 4;// d 需要 4 bit 位，剩余内存空间（3 bit）不够，把 3 bit 浪费掉（舍弃）	// 再向内存申请 1 byte 空间，来存储 d，（剩余 4 bit 空间）	// 至此 数据全部 存储完毕，剩余的空间 舍弃掉（浪费了）	//  一共向内存 申请了  3 byte 的空间};int main(){	struct s s = { 0 };	s.a = 10;// 1010  因为 a 只有 3 bit 位  所以存入的是 010	s.b = 20;// 10100 因为 b 只有 4 bit 位  所以存入的是 0100	s.c = 3;//  0011  因为 c 只有 5 bit 位  所以存入的是 00011	s.d = 4;//  0100  因为 d 只有 4 bit 位  所以存入的是 0100	return 0;}

附图：

化作 16 进制 0x 22 03 04 （可以通过调试 -> 内存 -> &s 来观察 ）

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 机器会出现问题）

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（由编译器决定）。

4. 当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳与 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（由编译器决定）。

总结： 位段 跟 结构 相比，位段可以达到同样的效果，且可以很好的节省空间，但是 有 跨平台的问题存在。

位段 不能 跨平台 使用

2，枚举： 顾名思义就是 -> 列举（把可能的取值 一 一 列举）

举几个现实生活的例子

1. 一周 的 星期一 到 星期日 是 有限的 7天，可以 一 一 列举

2. 性别有:男、女、保密，也可以 一 一 列举

3.月份有 12 个月，也可以 一 一 列举

枚举类型的定义

程序一：

enum sex// 性别{	// 枚举的可能取值(枚举常量)	male,// 0	female,// 1	secret// 2};enum color // 颜色{	// 枚举的可能取值(枚举常量)	red,// 0	green,// 1	blue// 2};int main(){	enum day d = mon;//枚举赋的值，只能是 枚举的 可能取值	enum sex s = male;//枚举赋的值，只能是 枚举的 可能取值	enum color c = blue;//枚举赋的值，只能是 枚举的 可能取值  blue 在枚举的里面 是 2， 那我们 可不可以这样写 enum color c = 2  ？  答案是不行，右边 2 是 int 类型， 左边的 c 是 enum color 类型	printf("%d %d %d/n", male, female, secret);// 0 1 2	printf("%d %d %d/n", red, green, blue);// 0 1 2  printf("%d/n",sizeof(s)); // 枚举大小为 4 byte ，为什么呢？                               因为 枚举常量 的类型是 整形，                              那 s 就是整形变量，所以输出为 4	return 0;}

 
 
程序二：

            
                     

                 

                                                                                                                    
                         云服务器
                                             
                         GPU云服务器
                                                                                                                                                 
                                      
                     
                    
                                                                                               js自定义数据类型
                                                                                                           自定义一个类型
                                                                                                           自定义空间
                                                                                                           自定义数据
                                                         
                 
               
              
             
               

                   
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