位段

什么是位段

在C语言中有些数据在存储时并不需要占用一个完整的字节，只需要占用一个或几个二进制位即可，基于这种特殊的存储，C语言又提供了一种叫做位域的数据结构。
在结构体定义时，我们可以指定某个成员变量所占用的二进制位数（Bit），这就是位域

位段的声明

位段的声明和结构类似但是有两个不同
e.g.
1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字

struct bw{
    unsigned m;
    unsigned n: 4;
    unsigned char ch: 6;
}

struct A
{
	int _a : 2;
	int _b : 5;
	int _c : 10;
	int _d : 30;
};

关于位段的内存分配问题

学会了如何声明之后相信有很多小伙伴是不是在思考，这个东东到底在内存中占多少空间呢？？这里我们不妨来讨论一下：

printf("%d\n", sizeof(struct A));

通过我们的编译器（vs2019）能得到如下得结果
在这里插入图片描述
到这里相信很多小伙伴就以及开始犯糊涂了，这个结构体按照内存对齐原则根据偏移量来计算的话（4+4+4+4）应该为16，为什么结果却为8呢？下面我们来了解一下位段的存储规则
位域的具体存储规则如下：

当相邻成员的类型相同时，如果它们的位宽之和小于类型的 sizeof 大小，那么后面的成员紧邻前一个成员存储，直到不能容纳为止；如果它们的位宽之和大于类型的 sizeof 大小，那么后面的成员将从新的存储单元开始，其偏移量为类型大小的整数倍。
通俗版：将上述规则简单通俗的说出来其实就是，在vs2019中位段冒号后面的数字决定这个变量类型所开辟出来的空间，变量将要占有的比特位，例如上面的 bw，n 的类型是 unsigned int，长度为 4 个字节，共计 32 位，那么 n 后面的数字就不能超过 32；ch 的类型是 unsigned char，长度为 1 个字节，共计 8 位，那么 ch 后面的数字就不能超过 8（图中所占空间为6bit）。

到这里就不难解释为什么是8而不是16了：
struct A中有4个int 类型的变量，第一个int开辟出4个字节也就是32个bit，但是_a只占2个bit位，故_b占的5个bit也能够放入，_c所占10个bit也能够放入，到_c这一共放了17个bit，还剩下15个bit位，但是_d为30bit,显然放不进，故int _d向内存第二次申请4个字节的空间将30个bit全部放入，故最后的答案为8个字节！

结构体

——结构体，它就将不同类型的数据存放在一起，作为一个整体进行处理。

结构体的基础知识介绍

例如对于学生信息登记表，姓名为字符串，学号为整数，年龄为整数，所在的学习小组为字符，成绩为小数，因为数据类型不同，显然不能用一个数组来存放。
在C语言中，可以使用结构体（Struct）来存放一组不同类型的数据。结构体是一种集合，它里面包含了多个变量或数组，它们的类型可以相同，也可以不同，每个这样的变量或数组都称为结构体的成员（Member）例如：

struct Stu
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];//性别
char id[20];//学号
}；//分号不能丢

接下来给大家介绍一下如何定义变量

#include <stdio.h>
int main() {
    struct {
        char* name;  //姓名
        int num;  //学号
        int age;  //年龄
        
    } stu1;
    //给结构体成员赋值
    stu1.name = "zhoumin";
    stu1.num = 1;
    stu1.age = 18;
    return 0;
}

枚举

在这里给大家介绍一下一个比较好玩的东西（枚举）enum

枚举类型的定义

他的主要系统结构和结构体非常类似，枚举数据表的值都是整数。第一个枚举成员的默认值为整型的0，后续枚举成员的值在前一个成员上加1。也可以人为设定枚举成员的值，从而自定义某个范围内的整数。

enum Day//星期
{
Mon,//打印为0
Tues,//1
Wed,//2
Thur,//3
Fri,//4
Sat,//5
Sun//6
};

以上定义的 enum Day就是一个是枚举类型，{}中的内容是枚举类型的可能取值，也叫枚举常量

枚举的优点

这时候就有小伙伴要说了，我们可以使用 #define 定义常量，为什么非要使用枚举？
给大家介绍一下枚举的优点：

增加代码的可读性和可维护性
和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。
防止了命名污染（封装）
便于调试
使用方便，一次可以定义多个常量

枚举的使用

使用枚举可以一次定义多个变量，如果使用#define的方式要从Mon开始一个一个去定义七遍，显得是不是有点太浪费时间了？下面运用了枚举来处理这事情瞬间就变得非常简单了，一次性全部定义了，是不是很香呢？

#include<stdio.h>
 
enum week {Mon=1,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat,Sun};
 
int main()
{
    printf("%d",Mon);
    return 0;
}

联合

联合类型的定义

联合也是一种特殊的自定义类型
结构体和共用体的区别在于：结构体的各个成员会占用不同的内存，互相之间没有影响；而共用体的所有成员占用同一段内存，修改一个成员会影响其余所有成员。
共用体也是一种自定义类型，可以通过它来创建变量，例如：

union data{
    int n;
    char ch;
    double f;
};
union data a, b, c;

联合的特点

联合的成员是共用同一块内存空间的，修改一个成员会影响其余所有成员，这样一个联合变量的大小，至少是最大成员的大小（因为联合至少得有能力保存最大的那个成员）。

# include<stdio.h>
int main() {

	union Un

	{
		int i;
		char c;
	};
	union Un un;
	// 下面输出的结果是一样的吗？
	printf("%d\n", &(un.i));
	printf("%d\n", &(un.c));
	//下面输出的结果是什么？
	un.i = 0x11223344;
	un.c = 0x55;
	printf("%x\n", un.i);
	return 0;

}

在这里插入图片描述

联合大小的计算

1.联合体union特性
联合体所有成员变量共享内存，相对于联合体首地址偏移量都为0
同一时间只能存储1个被选择的变量，对其他成员变量赋值会覆盖原变量
2.联合体大小计算准则
联合体大小要至少能容纳最大的成员变量
联合体大小要是所有成员变量类型大小的整数倍

#include<stdio.h>
int main() {
	union Un1
	{
		char c[5];
		int i;
	};
	union Un2
	{
		short c[7];
		int i;
	};
	//下面输出的结果是什么？
	printf("%d\n", sizeof(union Un1));
	printf("%d\n", sizeof(union Un2));
	return 0;

}