结构、联合、位字段、枚举

结构

结构体在声明的时候并没有分配任何的内存资源，只有定义了结构体变量才会产生相应的内存分配。

typedef和#define的区别

#define

仅仅是做简单的替换，而typedef是给某种数据类型创建一个替代名。 

看这样的例子:

#include <stdio.h>
#define charP char*
int main(){
charP s1="I love you.", s2="hello";
return 0;
}

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编译：

$ gcc typedef.c
typedef.c: In function ‘main’:
typedef.c:4:29: warning: initialization makes integer from pointer without a cast
charP s1="I love you.", s2="hello";
^

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typedef:

#include <stdio.h>
typedef char* charP;
int main(){
charP s1="I love you.", s2="hello";
return 0;
}

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编译：

$ gcc typedef.c

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结构体直接赋值

#include <stdio.h>
typedef struct node{
char *s;
int a;
float b;
}Node;
int main(){
Node A;
A.s = "hello";
A.a = 12;
A.b = 2.5;
Node B = A;
printf("s is %s, a is %d, b is %f\n",B.s,B.a,B.b);
return 0;
}

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#include <stdio.h>
#include <string.h>
typedef struct node{
char s[30];
int a;
float b;
}Node;
int main(){
Node A;
strcpy(A.s,"hello");
A.a = 12;
A.b = 2.5;
Node B = A;
printf("s is %s, a is %d, b is %f\n",B.s,B.a,B.b);
return 0;
}
/*
edemon@ubuntu1:~/workspace$ ./a.out
s is hello, a is 12, b is 2.500000
*/

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结构体的嵌套

结构体定义中含有另一种结构体，这是合法的：

struct point{
int x,y;
};
struct trangle{
struct point p[3];
};

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但是含有自身类型就是非法的了。

struct trangle{
struct trangle p[3];
};
/*
$ gcc struct1.c
struct1.c:8:17: error: array type has incomplete element type
struct trangle p[3];
^
*/

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结构体定义中可以拥有指向自身类型结构的指针。这样的自指结构是合法的。

struct trangle{
struct trangle* p[3];
};

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自指结构最典型的应用就是链表。

结构体定义的注意点

和C++不同，C不能在结构体中定义函数，因为C约定结构和算法（函数）是分开的。 

看下面的代码：

struct man{
char *name;
void show(){
printf("hello, I'm %s.\n",name);
}
};
int main(void) {
struct man man1;
man1.name = "wei";
man1.show();
return EXIT_SUCCESS;
}

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直接编译，我们会得到这样的信息： 

error: ‘struct man’ has no member
named ‘show’

 

而如果是在C++ 中编译，这不会有问题。 

C++ 中的struct是有this指针的，如下代码可以正常运行：

struct man{
char *name;
man(const char *name){
strcpy(this->name,name);
}
void show(){
printf("hello, I'm %s.\n",name);
}
};

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结构体中的成员默认都是public的。 

结构体不能包含显式的无参构造函数。如：

struct man{
char *name;
man(const char *name){
//strcpy(this->name,name);
this->name = (char *)name;
}
man(){
this->name = "??";
}
void show(){
printf("hello, I'm %s.\n",name);
}
};
int main(void) {
struct man man2();
man2.show();
return EXIT_SUCCESS;
}

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我们将得到：

error: request for member ‘show’ in ‘man2’, which is of non-class type ‘man()’

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将man()删除仍然有这样的错误，这是为什么，因为结构体是没有默认的构造函数的，涉及到initobj等指令。

结构从基类OBJECT继承，但它不支持继承。

联合

联合体的存储

联合变量的存储区域可以存储多类型的数据。但是在任何时候，它只能存储一种数据，联合变量的大小是size最大成员的大小。 

下面是一个联合的例子，涉及到C++的typeid操作符，用于判断数据类型。

#include <typeinfo>
#include <iostream>
#include <stdio.h>
using namespace std;

union numbers{
char letter;
int number;
float dec_number;
double pre_number;
};
int main(){
union numbers num;
num.letter = 'a';
printf("typeid return %s, out data type size is %d, union numbers size is %d\n",\
typeid(num.letter).name(),sizeof(num.letter),sizeof(num));
num.number = 1;
printf("typeid return %s, out data type size is %d, union numbers size is %d\n",\
typeid(num.number).name(),sizeof(num.number),sizeof(num));
num.dec_number = 1.0f;
printf("typeid return %s, out data type size is %d, union numbers size is %d\n",\
typeid(num.dec_number).name(),sizeof(num.dec_number),sizeof(num));
num.pre_number = 1.0;
printf("typeid return %s, out data type size is %d, union numbers size is %d\n",\
typeid(num.pre_number).name(),sizeof(num.pre_number),sizeof(num));
return 0;
}

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执行：

# ./a.out
typeid return c, out data type size is 1, union numbers size is 8
typeid return i, out data type size is 4, union numbers size is 8
typeid return f, out data type size is 4, union numbers size is 8
typeid return d, out data type size is 8, union numbers size is 8

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联合的嵌套

在联合的定义中可以存在另一种不同的联合类型。比如：

union numbers{
char letter;
int number;
float dec_number;
double pre_number;
};
union Union{
union numbers num;
};

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和结构体是一样的，它不能自身嵌套定义，比如：

union Union{
union Union num;
};

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我们也能定义含有指向自身类型的指针的联合类型。

union Union{
union Union* num;
};

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在这种情况下，num的类型已经改变，不再是自身。

位字段

首先复习一下字节、位等关键概念。Byte为字节，bit即位。转换 

1B = 8b; 1KB = 1024B; 1MB = 1024KB; 1GB = 1024MB.

 

使用位字段，结构的成员被压缩到了一起，允许程序员在位的层次上访问内存，节省存储空间。注：位字段的数据类型必须是(signed) int、unsigned int。同时，位字段类型变量

不能地址操作 //--> error: cannot take address of bit-field ‘field1’
不能计算字节数，sizeof   //error: ‘sizeof’ applied to a bit-field

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看看这个例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct temp{
int field1:8;
int field2:16;
long long t;
};
int main(){
struct temp num;
//printf("struct temp size is %d, field1 size is %d, field2 size is %d\n",sizeof(struct temp),sizeof(num.field1),sizeof(num.field2));
//void *p = (void *)&num.field1;
printf("struct temp size is %d\n",sizeof(struct temp));
return 0;
}

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编译执行

[root@CentOS workspace]# gcc bit.c
[root@CentOS workspace]# ./a.out
struct temp size is 12

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field1和field2的内存占用是3个字节，int数据类型的字节数是4，所以最终结构体的内存占用是4+8 = 12.

枚举

通过枚举，我们可以定义自己的几种可能值的数据类型。 

在默认的情况下，第一个值和0关联，第二个值和1关联… 

C语言中没有布尔数据类型，我们可以自定义。 

比如：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
enum Boolean {false,true};
typedef enum Boolean bool;
bool check(int tag){
if(tag&1) return false;
return true;
}
int main(){
if(check(2)) puts("even");
else puts("odd");
return 0;
}

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如果是自定义枚举成员的值，那么未自定义的成员按照顺序增大的原则赋值。比如：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
enum Node{t1=1, t2, t3=5, t4, t5};
int main(){
printf("t2 is %d, t4 is %d, t5 is %d\n",t2,t4,t5);
return 0;
}
/*
[root@CentOS workspace]# ./a.out
t2 is 2, t4 is 6, t5 is 7
*/

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值得注意的是，enum的变量可以被任意赋值(不过只能给枚举变量赋值整数哈)，不一定是定义的枚举成员。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
enum Node{t1=1, t2, t3=5, t4, t5};
int main(){
//printf("t2 is %d, t4 is %d, t5 is %d\n",t2,t4,t5);
enum Node t=-1;
printf("t is %d\n",t);
return 0;
}