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C语言结构体和共用体

news 来源：原创 2024/9/30 1:42:18

1.结构体变量的内存分配(结构体的大小)

struct node{char a;int b;char c;
};

(1)结构体的各成员变量的内存布局问题
a.以定义时各成员变量出现的次序，依次保存。
b.结构体的大小需要地址对齐（结构体中每个成员变量在内存中的存放位置需要对齐）
(2)为何需要地址对齐
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。目的是提高CPU访问内存数据的效率。

(3)地址对齐总结：
1、结构体定义的时候，变量成员的顺序会影响结构体的大小
2、对齐：成员变量以什么样的方式排列；紧密排列、还是松散中间是不是有间隔
3、结构体中地址对齐的字节数按最大个成员的基本数据类型大小对齐
4、结构体的总大小为其对齐方式的整数倍
在这里插入图片描述

struct node{char a;
char aa;
int b;
char c;
};
struct node{char a;
double b;
char c;
};
struct node{char a;
double b;
char c[12];
};

在这里插入图片描述

struct n1{char a;int b;double c;
};
struct n2{char a[5];int b;char c;int d;
};
struct n3{int a;char b;int c;char d;
};
struct n4{char a;short b;char c;
};

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2.共用体

1、概念
几个不同的变量共用同一段内存的结构，在C语言中，被称为"共用体"类型结构
在这里插入图片描述
2、定义共用体类型

union 共用体名
{成员类型1  成员名1;成员类型2  成员名2;...
};

比如：

union  A{char c[9];int n;double d;
};

3、特点
a.联合体中的所有成员共享一段内存的
b.联合体中的最大个数据成员的大小就是联合体的大小

4、大小端模式
1)概念
一个多字节存储单元的低地址存储数据的低有效位还是高有效位
2)为何会有大小端模式
以前不同的芯片公司在处理把寄存器的数据存放到内存中时，采用的方式不统一，才产生了大小端两种模式。

小端模式:低地址存放数据的低有效位
大端模式:低地址存放数据的高有效位

在这里插入图片描述
测试当前主机是小端序还是大端序

#include<stdio.h>union data{int a;char b;
}; int main()
{union data myData;myData.a = 0x12345678;printf("%x\n",myData.b); //78 说明当前主机是小端序return 0;
}

在这里插入图片描述
3)实际应用场景
网络中两个不同端序的主机之间进行通信时，需要进行字节序转换

5、结构体与共用体的区别

结构体变量所占内存长度是各成员占的内存长度之和，每个成员分别占有其自己的内存单元。共用体变量所占的内存长度等于最长的成员的长度。共用体的内存开销要小一点。
在共用体所用的内存中已经写入了数据，当使用其它元素时上次使用的内容将被覆盖．也就是说他使几个不同类型的变量共占一段内存(相互覆盖),每次只有一个能使用。结构体则不然, 每个成员都会有存储空间的,可以一起用.内部变量间是相互独立的

3.枚举

1、概念
枚举类型用于声明一组命令的常数，当一个变量有几种可能的取值时，可以将它定义为枚举类型。
2、格式
enum 枚举的名字{
常量名字1，
常量名字2，
常量名字3，
}；

//设计一个枚举类型
enum CAR_MOVE{CAR_MOVE_UP = 1, //如果没有进行赋值默认从0开始   此时 CAR_MOVE_UP 就是一个常量标识符 1CAR_MOVE_DOWN,CAR_MOVE_LEFT,CAR_MOVE_RIGHT
};

注意：如果里面的变量没有赋值，则默认从0开始，然后往后面递增

3、访问
外界访问枚举类型的数据成员可以直接访问

//定义一个枚举类型的变量
enum color mycolor;
//赋值的时候直接访问
mycolor = RED;

4、作用
不管是使用宏来定义常量，还是使用枚举来定义常量，目的只有一个：增强程序的可读性。

#include<stdio.h>//设计一个枚举类型
enum CAR_MOVE{//枚举常量 CAR_MOVE_UP , //如果没有进行赋值默认从0开始   此时 CAR_MOVE_UP 就是一个常量标识符 1CAR_MOVE_DOWN,CAR_MOVE_LEFT, //2CAR_MOVE_RIGHT
};int main()
{//int mode = -1;//定义一个枚举变量enum CAR_MOVE  mode = CAR_MOVE_LEFT; //整型变量printf("%d size:%ld\n",CAR_MOVE_LEFT,sizeof(CAR_MOVE_LEFT));printf("mode size:%ld\n",sizeof(mode));switch(mode){case CAR_MOVE_UP://小车向上移动break;case CAR_MOVE_DOWN://小车向下移动break;case CAR_MOVE_LEFT://小车向左移动printf("CAR_MOVE_LEFT\n");break;              case CAR_MOVE_RIGHT://小车向左移动break;}return 0;
}

练习1：修改游戏那道题，将各个功能的数字表示写成枚举常量

enum {E_MODULE_REGSTER = 1,//注册功能E_MODULE_LOGIN,//登录功能  E_MODULE_SET_ATTRIBUTE,//设置相关属性功能      //setUserAttributeE_MODULE_SHOW_INFO,//显示功能E_MODULE_EXIT,//退出功能
};enum{E_SET_ATTRIBUTE_CHANGE_PASSWD = 1,//设置相关属性功能--修改密码};