1.结构体类型

数组、结构体(struct)类型、共用体(union)类型、枚举(enumeration)类型这些类型统称用户自定义类型(user-defined type,UDT)，本次介绍结构体类型。

1.1声明结构体类型

在C语言中允许用户自己指定一个组合项，在一个组合项中包含若干类型的数据项，这种数据类型称为结构体。形如：

struct student_tag 
{
int num;//包括一个int变量
char name[20];//包括一个字符数组
char sex;//包括一个字符
int age;//包括一个int变量
float score;//包括一个float变量
char addr[30];//包括一个字符数组
};//最后有一个分号

struct student_tag就是用户自己指定的新的结构体类型名，该类型包括num、name、sex等成员；其中struct是声明结构体类型时所使用的关键字，它向编译系统声明这是一个“结构体类型”。它在内存中的结构如下：

图 1 struct变量内存分布

结构体变量占用的内存大小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 ( 不考虑边界等情况)，struct student_tag 变量的大小是：4+20+1+4+4+30 = 63.
声明结构体类型的一般形式：

struct 结构体标记

{

成员列表

};

1.2定义结构体变量

指定了一个结构体类型，它相当于一个模型，其中并无具体的数据，系统也不分配实际的内存单元。它和系统提供的标准类型(如int)具有相同的作用，可以用来定义变量；为了能在程序中使用结构体类型的数据，应当定义结构体类型的变量，并在其中存放数据。

例如：

struct student_tag stu1，stu2;//stu1,stu2是结构体变量名

应当注意，定义结构体变量时要指定为某一特定的结构体类型(如struct student_tag、struct map_tag类型)，因为用户可以定义出许许多多种具体的结构体类型。

1.3引用结构体变量

在定义了结构体变量以后，当然可以引用这个变量。

(1)具有相同类型的结构体变量可以实现整体赋值；
stu1 = stu2;
在赋值时，stu2中的成员是分别赋值给stu1的相应的成员；

(2)引用结构体变量中的一个成员值，引用结构体变量中成员的一般形式:

结构体类型名.成员名(“.”成员运算符)
stu1.num = 41008;
(3)如果成员本身也是一个结构体类型，则要用若干个成员运算符，一级一级找到最低一级的成员。
struct date_tag
{
   int month;
   int day;
};

struct student_tag 
{
    int num;         //包括一个int变量

    struct date_tag birthday;//struct date_tag结构体变量
};

 ...
student_tag stu3;

stu3.birthday.month = 10;
(4)不能将结构体变量作为整体进行输入和输出
printf("%d...",stu3);//error

2.共用体

2.1共用体的概念

共用体是一种构造类型的数据结构。在一个“共用体”内可以定义多种不同的数据类型，这些变量共享同一段内存，已达到节省空间的目的，共用体内的变量互相覆盖。

定义共用体类型变量的一般形式：

union 共用体名

{

成员表列;

}变量表列;

例如：

union data
{
int i;
char ch;
float f;
}a,b;

可以看见，“共用体”与“结构体”的定义形式相似，但他们的含义不同。共用体的各成员变量在内存中的字节数可能不同，但这些变量都放在从同一个地址开始的内存单元中，共用体变量所占的内存长度等于最长的成员长度。变量在内存中的情况如下：

图 2 union变量内存分布

2.2共用体类型数据的特点

(1)同一个内存段内可以用来存放几种不同的数据类型，但是每一瞬时只能存放其中的一个数据，即每一个瞬时只有一个成员起作用，其他的成员不起作用。

(2)共用体变量中起作用的是最后一次存放的成员，每次只能赋一种值，赋入新值则冲去旧值。

例如：

b.ch = 'a';  
b.i = 0x00004241;

printf("%c",b.ch);//结果:A
(3)共用体变量的地址和它的各成员的地址是同一个地址；

(4)共享内存从union的首地址开始放置，从最低地址开始覆盖

3.加深struct和union的理解

在此之前先简单介绍计算机中的两个术语：

大端模式，是指数据的高位保存在内存的低地址中，而数据的低位保存在内存的高地址中。

小端模式，是指数据的高位保存在内存的高地址中，而数据的低位保存在内存的低地址中。

在一般情况下x86结构是小端模式，本机就是如此！

int data = 0x00004241;

在内存中它们存储的方式有两种：

图 3 大端模式

图 4 小端模式

看如下的代码：

union number           /*定义一个联合*/
{                     
int i;
struct
{                  
char first;
char second;
}half;             /*在联合中定义一个结构*/
}num;

num.i=0x00004241;      /*联合成员赋值*/
printf("%c%c\n", num.half.first, num.half.second);

num.half.first='a';    /*联合中结构成员赋值*/
num.half.second='b';
printf("%x\n", num.i);

输出结果：

6261

分析与内存变化：

num.i = 0x00004241对应step1，num.half.first = 'a' num.half.second= 'b'对应step2，printf("%x\n",num.i)对应step3；由于在我的机器中是小端模式，故四字节的“61620000”代表的十六进制整数是“6261”。

图 5 内存变化过程

4.union中存放的数据类型

1.联合里面的东西共享内存，所以静态、引用都不能用，因为他们不可能共享内存

2.联合里不允许存放带有构造函数、析够函数、复制拷贝操作符等的类，因为他们共享内存，编译器无法保证这些对象不被破坏，也无法保证离开时调用析够函数。

5.共享内存特性的几种应用

union data
{
int i;
unsigned char c[4];
float f;
};
union data a；//定义union类型的变量

1.在需要将浮点数据转移时，使用共同体，按4个字节的char型数据传输，带来通信效率的提高。

一般浮点数发送方法：是将浮点数放大一定的倍数，再取整，再按整数的高低位传输。还需要传输这个放大的倍数，如果浮点数是个负数的话，还要将符号一并发送。接收方收到这几条报文后，才能将数据还原。但是接收方还原的浮点数据与发送方发送的浮点数不一样，因为小数位数发生变化。使用共同体就不会出现这个问题了，在接收方，使用共同体，将收到到的4个char数据赋值给a.c数组，a.f就是还原的数据，这个数据和发送的数据是一样的，也不管发送的浮点数是正还是负。如有a.f = -12.34; 则a.c[0] = 0xa4, a.c[1] = 0x70, a.c[2] = 0x45, a.c[3] = 0xc1。如有a.c[0] = 0xa4, a.c[1] = 0x70, a.c[2]= 0x45, a.c[3] = 0xc1，则a.f =-12.34。使用这种方式传输浮点数，数据是不会丢失的，报文也更简单。

2.将浮点数保存到文件中时，保存为4个字节的char型数据，节约空间。如果保存为文本需要占用的字节数等于数值的字符的个数，有可能占用1~20字节，而用共用体的char型数据，占用的空间大小固定为4字节，对大量浮点数据的存储，节约的空间更多，分析保存的浮点数也是很方便的。

3.用在强制类型转换上。如将int数据转为float，可以这样使用union: a.i =1234;赋值后，a.f就是转换后的值等于1234。

4.当多种类型，多个对象，多个事物只取其一时(称其为n选一)我们可以使用联合体来发挥其长处。

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struct和union的用法