一、結(jié)構(gòu)體

（一）結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存對齊

1、結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊規(guī)則

（1）引子

結(jié)構(gòu)體占多少內(nèi)存呢，是不是各個(gè)變量的內(nèi)存之和呢，先用一段代碼來驗(yàn)證我們的猜想吧。下面代碼中，如果我們猜想正確，那么打印結(jié)果就應(yīng)該是三個(gè)變量的字節(jié)數(shù)之和，答案為6.

（2）offsetof 宏函數(shù)

offsetof (type,member)   返回成員變量number距離結(jié)構(gòu)體首地址的偏移量（單位是字節(jié)）

我們對結(jié)構(gòu)體S的a， b， c，分別查看他們的偏移量。


根據(jù)這個(gè)結(jié)果，我們可以畫出下面的內(nèi)存圖解。

（3）內(nèi)存對齊原理

1、結(jié)構(gòu)體的第一個(gè)成員變量對齊到和結(jié)構(gòu)體首地址偏移量為0的地址處

2、其它成員變量要對齊到對齊數(shù)的整數(shù)地址處。
對齊數(shù) = 編譯器的默認(rèn)對齊數(shù) 和 該結(jié)構(gòu)體成員變量的大小 中的較小值

3、結(jié)構(gòu)體大小為最大對齊數(shù)的整數(shù)倍。

4、如果結(jié)構(gòu)體嵌套結(jié)構(gòu)體，嵌套的結(jié)構(gòu)體變量要對齊到自己成員變量中最大對齊數(shù)整數(shù)倍的地址處。結(jié)構(gòu)體大小就是所有成員（包含結(jié)構(gòu)體中的成員）中最大對齊數(shù)的整數(shù)倍。

求下面代碼的輸出結(jié)果。

struct S1 {double a;char b;int c;
};struct S2 {char a;struct S1 b;double c;
};int main() {printf("%zd", sizeof(S2));return 0;
}

要求結(jié)構(gòu)體S2的大小，我們首先要求結(jié)構(gòu)體S1的大小，分析如下。

接著再求結(jié)構(gòu)體S2的大小

分析結(jié)果為32和我們預(yù)料的一致。

（4）自定義默認(rèn)對齊數(shù)

使用 #pragma pack（int val）可以設(shè)置默認(rèn)對齊數(shù)。
例如：

 	#pragma pack（1）//將默認(rèn)對齊數(shù)設(shè)置為1struct S {char c1;int n;char c2;
}#pragma pack() //重置默認(rèn)對齊數(shù)

2、為什么要內(nèi)存對齊

所以說不僅步驟麻煩，還消耗了內(nèi)存，為什么還要內(nèi)存對齊呢。用空間換時(shí)間！

（1）性能原因

為了訪問未對齊的數(shù)據(jù)，處理器需要訪問多次，而處理對齊的數(shù)據(jù)，處理器訪問次數(shù)減少。

struct S {char a;int b;
};

在32位平臺中，我們一次可以訪問四個(gè)字節(jié)。下面我們訪問變量 b 并用內(nèi)存對齊和非內(nèi)存對齊來對比
內(nèi)存對齊


非內(nèi)存對齊
通過非內(nèi)存對齊，發(fā)現(xiàn)我們起碼要通過兩次才能拿到 int 成員變量。

（2) 平臺原因

不是所有平臺都能訪問任意地址上的任一數(shù)據(jù)。

（二）結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)位段

1、位段的定義

位段中的位指的是二進(jìn)制位，和結(jié)構(gòu)體類似，有兩點(diǎn)不同
1、位段的類型只能是 int 、signed int、unsigned int 或者是char（整形家族），C99中引入了其它類型。

2、位段后面比較加冒號和數(shù)字，表示為該變量分配多少個(gè)比特位的空間。
如下：

struct S {int a : 2;int b : 6;int c : 4;int c : 4;
};

2、位段的儲存

位段也有自己的儲存方式，我們分析下面一段代碼進(jìn)行體會

struct S {int a : 3;int b : 4;int c : 5;int d : 4;
};int main() {printf("%d", sizeof(struct S));return 0;
}

注意：
位段在初始化變量時(shí)候不可以用scanf，因?yàn)?amp;符號是以一個(gè)字節(jié)為單位，顯然如果一個(gè)字節(jié)里面有多個(gè)變量的話，會引發(fā)錯(cuò)誤。

3、位段的不可跨平臺性

1、數(shù)據(jù)類型解釋的不確定性：

有符號與無符號：位段中的int類型成員是否被當(dāng)作有符號數(shù)還是無符號數(shù)，在不同的編譯器和平臺上可能存在差異。

位數(shù)限制：位段中成員的最大位數(shù)在不同的編譯器和平臺上可能有所不同。例如，在16位機(jī)器上，位段的最大位數(shù)可能為16，而在32位機(jī)器上可能為32。

2、內(nèi)存分配方式的不確定性：

分配方向：位段成員在內(nèi)存中的分配方向（從左到右或從右到左）在C語言標(biāo)準(zhǔn)中并未明確定義，這可能導(dǎo)致在不同的編譯器和平臺上出現(xiàn)不同的內(nèi)存布局。

空間利用：當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)體包含多個(gè)位段成員，且后一個(gè)成員無法完全容納在前一個(gè)成員剩余的位中時(shí)，是舍棄剩余位還是嘗試?yán)眠@些位，也是不確定的。

4、位段的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中用來包裝IP數(shù)據(jù)報(bào)（就好像外賣一樣，需要填寫目的地的信息），而位段進(jìn)行封裝就會使得包裹更加便捷。

二、枚舉

（一）枚舉的定義

我們可以把生活中一些事物所對應(yīng)的情況一一列舉處來，就是枚舉。
如下，其中enum就是枚舉類型，{}里的內(nèi)容就是枚舉常量。

變量中的枚舉常量默認(rèn)賦初始值為0 1 2 3 … 也可以自定義賦值。自定義賦值時(shí)，可以選擇性賦值，沒有賦值的會序列化自動(dòng)賦值。

（二）枚舉的優(yōu)點(diǎn)

枚舉的優(yōu)點(diǎn)用以下代碼可以充分體現(xiàn)。

enum Option
{EXIT,//0ADD,//1SUB,MUL,DIV
};void menu()
{printf("**********************************\n");printf("****** 1. add    2. sub     ******\n");printf("****** 3. mul    4. div     ******\n");printf("****** 0. exit              ******\n");printf("**********************************\n");
}int main()
{int input = 0;do{menu();printf("請選擇:>");scanf("%d", &input);switch (input){case SUB://break;case ADD:break;case MUL:break;case DIV:break;case EXIT:printf("退出\n");break;default:printf("選擇錯(cuò)誤，重新選擇\n");break;}} while (input);return 0;
}

三、聯(lián)合體

（一）聯(lián)合體的儲存

我們直接將聯(lián)合體的儲存是因?yàn)樗徒Y(jié)構(gòu)體上面就一個(gè)本質(zhì)差別：聯(lián)合體成員公用同一塊空間（所以聯(lián)合也叫共用體）。
規(guī)則：
1、聯(lián)合的大小至少是最大成員的大小。
2、當(dāng)最大成員大小不是最大對齊數(shù)的整數(shù)倍的時(shí)候，就要對齊到最大對齊數(shù)的整數(shù)倍。

（二）聯(lián)合體的應(yīng)用

聯(lián)合體和結(jié)構(gòu)體嵌套使用，可以節(jié)省很多內(nèi)存：

例如我們需要使用該結(jié)構(gòu)體，如果前面三個(gè)公共屬性必選，而特征屬性非必選，我們可以設(shè)置下面的代碼來減少結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存：

四、結(jié)束語

到此這篇文章就告一段落了，小編還會繼續(xù)用心對待每一篇文章，與大家一起進(jìn)步，非常有幸能得到大家的支持！