结构体||联合体

1.结构体

1.1实际生活中一些东西往往有多个元素组成。如一名学生有身高、体重、名字、学号等。这时候就需要用到结构体。

结构体是一些值的结合，这些值被称为成员变量。结构体的每个成员可以是不同类型的变量，如：标量、数组、指针、甚至是其他结构体。

1.2结构的声明(struct是结构体关键字)

struct tag//结构体类型

{

        member–list//结构体成员

} variable–list//变量

如描述一个学生时

1.先定义结构体类型，在定义结构体变量

struct student

{

        char name[20];

        double height;

        int age;

} ;

struct student stu1,stu2;

2.定义结构体和变量 

struct student

{

        char name[20];

        double height;

        int age;

}stu1,stu2 ;

3.直接定义变量（匿名结构体）

struct

{

        char name[20];

        double height;

        int age;

}stu1；

·匿名结构体如果没有对结构体进行重命名的话，基本上只能使用一次。 

·结构体定义不分配地址，结构体变量会分配地址。

·结构体变量的声明必须在主函数上或者主函数中

1.3结构体的初始化（基于上述描述学生代码）

int main()

{

        struct stu s1={“zhangsan”,1.85,18};

        struct stu s2={“lisi“,1.78,16};

        ……;

}

1.4结构体的访问

1.结构体成员的直接访问：成员访问操作符（.）

 s1.name

 s1.age

2. 结构体成员间接访问：

stuct student*p=&s1;

p->age=18;

p->name=”zhangsan”

1.5typedef关键字与结构体

typedef struct student

{

        char name[20];

        int age;

} stu;//相当于struct student;

stu s1={“zhangsan”,18};

stu*p=&s1;

typedef主要目的是使结构体表达更加简洁，可以理解为给结构体重命名。

 1.6结构体的自引用

struct student

{

        int age;

        struct student;

}; 

上述写法正确吗？我们从sizeof(student)角度来分析，一个结构体包含自己显然它的大小就是无穷大，这是不合理的。所以想要一个结构体进行自引用，应该让结构体包含自己的指针

struct student

{

        int age;

        struct student*NEXT;

} ;

2.1结构体内存对齐

结构体的创建与初始化我们已经掌握了，接下来我们来探讨一个问题：计算结构体的大小，这就联系到结构体内存对齐

1.对齐规则

1.1结构体的第一个成员对齐到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址出

1.2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

          对齐数=编译器默认对齐数和该成员变量大小的较小值

          -VS中默认对齐数是8

          -Linux和gcc中没有默认对齐数，对齐数就是成员自身的大小

1.3结构体的总大小为最大对齐数的整数倍

1.4如果一个结构体中嵌套了别的结构体，嵌套结构体对齐到自己成员中最大对齐数的整数倍

由上面两张图可以发现结构体成员定义先后顺序不同，结构体的大小也不一样。这是为什么呢？接下来就用结构体内存对齐来讲解下。（VS环境）

第一幅图a填在偏移量为0的地方，i为int类型对齐数为4所以必须填在4的整数倍的位置，所以i填在4处，b为char类型对齐数为1所以只要填在1的整数倍的位置 所以接在i下面填在8出但是0~8的大小为9，该结构体中最大对齐数是i的对齐数4，9不是4的倍数所以结构体最后大小是12。

图二同理，可以自己去验证下。

2.为什么会存在内存对齐

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的，某些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）应该是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容，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内容访问仅需要访问一次。假设处理器总是从内存中去8个字节，则地址必须是8的倍数，如果我们能保证将所有的double类型的数据都对齐成8的倍数，那么就可以用一个内存操作来读或者写值了。否则，我们可能需要执行两次访问，因为对象可能被分在两个8字节内存块中。

总的来说：结构体内存对齐就是那空间来换时间的做法。

所以如果我们在设计结构体的时候既要满足对齐又要节省空间，就要对定义成员的顺序进行一定的规划。如上面两张图的差别。

3.修改默认对齐值（利用#pragma）

#pragma pack(4)//修改默认对齐数为4

struct  s

{

        ……

};

#pragma pack()//取消设置的对齐数，还原为默认

int main()

{

}

3.1结构体实现位段

1.什么是位段

1.1位段的成员必须是Int、unsigned Int、signed int 、char。在c99中位段成员的类型也可以选择其他类型 。

1.2位段的成员后边有一个冒号和一个数字。

位段的目的：节省空间

struct A

{

        int _a:2;

        int _b:5;这里的数字是指比特位（bit）

        int _c:10;

        int _d:30;

};

A就是位段的类型。位段A所占大小为8字节（原理：2+5+10+30=47bit ，一个int(整型)四个字节，32个比特位，显然一个整型不足以存放位段A，所以需要两个整型，也就是8个字节）

 1.4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。

1.5位段涉及很多不确定的因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段

1.6开辟位段空间

        VS环境下的位段开辟：1.从右向左使用。

                                              2.如果剩余的空间不够下一个成员使用就浪费。

struct S

{

        char a:3;

        char b:3;

        char c:4;

        char d:5;

};

struct S s={0};

s.a=10;

s.b=12;

s.c=6;

s.d=8;

可以看到内存中确实是我们所推理的那样，存放22 06 08 

2联合体

2.1联合体的声明

联合体也和结构体一样由一个或者多个元素组成，联合体的特点是所有成员共用一块内存空间。所以联合体也叫共用体 

 union Un

{

        char a;

        int i;

};

int main()

{

        union Un un={0};//联合变量定义

        printf（“%d”,sizeof(un));//4   

}

2.2联合体的特点

为什么上述声明的联合体大小是4个字节，上面讲到联合体成员是共用一块内存空间的，这样就使联合体的大小，至少是最大成员的大小。

在描述不同的商品比如：图书，杯子，衬衫时。每一种商品都有价格、库存量等但是他们又都有单独特有的属性页数、设计、尺寸。这个时候如果用结构体来描述就会十分复杂，而用联合体就可以节省空间。

最后来利用联合体特有的特性来实现上一章的大小端判断

int judge()

{

        union  un

        {

                int i;

                char a;//a占一个字节在联合体中与i的第一个字节共用一块内存空间

        }

        un.i=1;

        return un.a;

}

int main()

{

        if(judge())

                printf(“小端”);

        else

                printf(“大端”);

}

代码007普通

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