目录
结构体
结构体的自引用
匿名结构体
结构体内存对齐
结构体内存对齐的意义
修改默认对齐数
位段
位段的内存分配
位段的跨平台问题
位段的应用
枚举
枚举类型的定义
枚举和#define的区别
联合体（共用体）
联合体大小的计算
结构体
C语言学习笔记之结构体（一）-CSDN博客
结构体的自引用
错误的自引用方式：
这种自引用方式无法确定结构体的大小。
正确的自引用方式：
匿名结构体
声明时没有指定结构体标签（tag）的结构体称为匿名结构体，匿名结构体只能在声明的时候定义，通常只使用一次。
声明了两个相同的匿名结构体时，编译器会把它们当成两个不同的类型：
结构体内存对齐
示例：
#include <stdio.h>
int main()
{
//练习1
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1)); //按照常理来说，大小是1 + 4 + 1 = 6字节
//练习2
struct S2
{
char c1;
char c2;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2)); //按照常理来说，大小是1 + 1 + 4 = 6字节
//练习3
struct S3
{
double d;
char c;
int i;
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));//按照常理来说，大小是8 + 1 + 4 = 13字节
//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));//按照常理来说，大小是1 + 13 + 8 = 22字节
return 0;
}
我们可以发现，结构体真实的大小与预期大相径庭，说明结构体大小的计算并不是单纯的把所有结构成员的大小相加而得。
结构体大小的计算与结构体内存对齐规则有关。结构体内存对齐规则如下：
- 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偏移量是某个数字（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。
对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。
- VS中默认的值为8
- Linux中没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小
偏移量：相较于起始地址的位移量。
offsetof()是一个宏，可以用来计算结构体成员相较起始位置的偏移量：
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
int main()
{
//练习1
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
printf("%d\n", offsetof(struct S1, c1));//可以计算结构体成员相较于结构体起始位置的偏移量
printf("%d\n", offsetof(struct S1, i));
printf("%d\n", offsetof(struct S1, c2));
//printf("%d\n", sizeof(struct S1)); //按照常理来说，大小是1 + 4 + 1 = 6字节
return 0;
}
分析上面的示例：
#include <stdio.h>
int main()
{
//练习1
struct S1
{
char c1; //第一个成员变量放0偏移处。0 - 1
int i; //成员变量大小是4，默认对齐数8，所以对齐数是4，应该放在偏移量是4的整数倍处，4 - 7
char c2; //成员变量大小是1，默认对齐数8，所以对齐数是1，应该放在偏移量是1的整数倍处，8
};
printf("%d\n", sizeof(struct S1)); //0 - 8大小为9，结构体大小是最大对齐数即4的整数倍，因此补三个字节为 12
//练习2
struct S2
{
char c1; //第一个成员变量放0偏移处。0 - 1
char c2; //成员变量大小是1，默认对齐数8，所以对齐数是1，应该放在偏移量是1的整数倍处，2
int i; //成员变量大小是4，默认对齐数8，所以对齐数是4，应该放在偏移量是4的整数倍处，4 - 7
};
printf("%d\n", sizeof(struct S2)); //0 - 7大小为8，结构体大小是最大对齐数即4的整数倍，8是4的整数倍，所以结构体大小为8
//练习3
struct S3
{
double d; //第一个成员变量放0偏移处。0 - 7
char c; //成员变量大小是1，默认对齐数8，所以对齐数是1，应该放在偏移量是1的整数倍处，8
int i; //成员变量大小是4，默认对齐数8，所以对齐数是4，应该放在偏移量是4的整数倍处，12 - 15
};
printf("%d\n", sizeof(struct S3));//0 - 15大小为16，结构体大小是最大对齐数即8的整数倍，16是8的整数倍，所以结构体大小为16
//练习4-结构体嵌套问题
struct S4
{
char c1; //第一个成员变量放0偏移处。0 - 1
struct S3 s3; //成员变量大小是16，最大对齐数是8，默认对齐数8，所以对齐数是8，应该放在偏移量是8的整数倍处，8 - 23
double d; //成员变量大小是8，默认对齐数8，所以对齐数是8，应该放在偏移量是8的整数倍处，24 - 31
};
printf("%d\n", sizeof(struct S4));//0 - 31大小为32，结构体大小是最大对齐数即8的整数倍，32是8的整数倍，所以结构体大小为32
return 0;
}
结构体内存对齐的意义
- 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。
总体来说：结构体的内存对齐是拿空间来换取时间的做法。
因此在设计结构体的时候，我们既要满足对齐，又要节省空间，就需要让占用空间小的成员尽量集中在一起。
修改默认对齐数
我们可以通过预处理指令#pragma来修改默认对齐数。
#include <stdio.h>
#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S1
{
char c1;
int i;
char c2;
};
#pragma pack()//取消设置的默认对齐数，还原为默认
#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
int main()
{
//输出的结果是什么？
printf("%d\n", sizeof(struct S1)); //12
printf("%d\n", sizeof(struct S2)); //6
return 0;
}
位段
C语言允许在一个结构体中以位为单位来指定其成员所占内存长度，这种以位为单位的成员称为“位段”或称“位域”( bit field) 。利用位段能够用较少的位数存储数据。
位段的声明和结构是类似的，有两个不同：
- 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
- 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字，数字表示分配多少个bit 位的空间。
位段的内存分配
- 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
- 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。
- 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。
示例：
//一个例子
struct S
{
char a:3;
char b:4;
char c:5;
char d:4;
};
struct S s = {0};
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;
//空间是如何开辟的？
可以看出，在vs2013中，位段中的成员在内存中从右向左分配空间，且当一个位段剩余空间无法容纳其他位段成员时会舍弃剩余空间并重新开辟一个新的空间存储位段成员。
位段的跨平台问题
- int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
- 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。）
- 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。
- 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。
总结：跟结构体相比，位段可以达到同样的效果，并且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
网络底层数据传输：
枚举
枚举顾名思义就是一一列举，把可能的取值一一列举。比如我们现实生活中：一周的星期一到星期日是有限的7天，可以一一列举；性别有：男、女、保密，也可以一一列举；月份有12个月，也可以一一列举。
枚举类型的定义
以上定义的 enum Day ， enum Sex ， enum Color 都是枚举类型。{}中的内容是枚举类型的可能取值，也叫 枚举常量 。这些可能取值都是有值的，默认从0开始，依次递增1，当然在声明枚举类型的时候也可以赋初值。例如：
枚举和#define的区别
- 作用时期和存储形式不同，#define定义的标识符是在预处理的阶段完成替换工作的，它替换代码段的文本，程序运行的过程中标识符已经不存在了。而枚举是在程序运行之后才起作用的，枚举常量存储在数据段的静态存储区里。
- #define定义的标识符常量类型无关，而枚举有类型检查，更加严谨。
- #define定义的标识符在预处理的阶段完成替换，所以不易调试；而枚举类型在运行过程中生效，所以便于调试。
- #define一次只能定义一个标识符，枚举一次可以定义多个常量，使用更方便。
联合体（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，特征是这些成员公用同一块空间（所以联合也叫共用体）。比如：
联合体大小的计算
- 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。
比如：
