一、typedef關鍵詞

typedef用來給資料型別起別名，用法如下：

typedef <已有資料型別> <新名稱>;

比如：

typedef unsingned char uint8_t;
typedef unsingned int  uint16_t;

二、結構體（重點）

1. 為什么需要結構體

為了表示一些復雜的事物，普通資料型別無法滿足要求，

2. 什么是結構體

把一些基本資料型別組合在一起而形成的一個新的資料型別，叫做結構體，

3. 如何定義結構體

定義結構體有四種方法：

① 只定義資料型別，不定義變數：

struct student_st {
	char name[20];	/* 學生名稱 */
	char sex;		/* 學生性別 */
	float score;	/* 學生成績 */
};

② 定義資料型別，同時定義一個變數：

struct student_st {
	char name[20];	/* 學生名稱 */
	char sex;		/* 學生性別 */
	float score;	/* 學生成績 */
} st1;

③ 定義資料型別，同時定義一個變數，但結構體型別匿名：

struct {
	char name[20];	/* 學生名稱 */
	char sex;		/* 學生性別 */
	float score;	/* 學生成績 */
} st1;

④ 定義資料型別，不定義變數，同時為新的型別起個別名（多用）：

typedef struct student_st {
	char name[20];	/* 學生名稱 */
	char sex;		/* 學生性別 */
	float score;	/* 學生成績 */
} student_t;

4. 如何使用結構體

4.1. 賦值和初始化

結構體變數只能在定義的同時賦初值：

student_t st1 = {"mculover666", 'M', 66.6};

一旦定義完成，將無法整體賦值，只能單個賦值，

4.2. 訪問每個成員

訪問結構體中的成員有兩種方法：

• 通過結構體變數訪問其中的成員；
• 通過指向結構體變數的指標訪問其中的成員；

① 通過結構體變數訪問：

printf("name:%s sex:%c score:%.1f\r\n", st1.name, st1.sex, st1.score);

② 通過指向結構體變數的指標訪問：

student_t* st_ptr = &st1;
printf("name:%s sex:%c score:%.1f\r\n", st_ptr->name, st_ptr->sex, st_ptr->score);

4.3. 結構體變數的運算

結構體變數之間不能相加、相減、也不能相互乘除，但是結構體變數之間可以相互賦值，

student_t st1 = {"mculover666", 'M', 66.6};
student_t st2;
st2 = st1;
printf("name:%s sex:%c score:%.1f\r\n", st2.name, st2.sex, st2.score);

4.4. 結構體作為函式傳遞問題

如果要將結構體作為函式引數傳遞，兩種方法如下：

• 直接傳遞結構體變數：堆疊的開銷大，而且函式中無法做到對結構體的修改；
• 直接傳遞結構體指標：只是四個位元組（或者8個位元組）的指標，并且函式中可以對結構體修改，

5. 結構體記憶體對齊問題（面試常考）

5.1. 問題描述

執行如下代碼：

printf("%d + %d + %d = %d", sizeof(st1.name), sizeof(st1.sex), sizeof(st1.score), sizeof(st1));

運行結果為：

20 + 1 + 4 = 28

很神奇，結構體不應該占用25個位元組嗎？為什么會是28個位元組？

將st1每個成員的地址列印出來便知：

printf("st1:      %p\nst1.name: %p\nst1.sex:  %p\nst1.score:%p\n", &st1, &st1.name, &st1.sex, &st1.score);

列印結果為：

st1:      000000000061FDF0
st1.name: 000000000061FDF0
st1.sex:  000000000061FE04
st1.score:000000000061FE08

不難發現，sex變數是char型別，本來應該占用 1 個位元組，實際卻占用了 4 個位元組！

5.2. 問題原因

編譯器給結構體中的變數分配空間時有記憶體對齊規則：

① 結構體變數的起始地址能夠被其最寬的成員大小整除；

② 結構體每個成員相對于起始地址的偏移，能夠被其自身大小整除，如果不能，則在前一個成員后面補充空白位元組；

③ 結構體總體大小能夠被最寬的成員的大小整除，否則將在后面補充空白位元組，

5.3. 問題分析

第2個成員sex是char型別，只占用一個位元組，所以當后面的成員score定義時，其自身大小是4，結果發現000000000061FE04+1不能滿足對齊規則，所以補充空白位元組，使前面有20+4=24個位元組才行，地址變為000000000061FE08，

如果我們手動補充上這些空白位元組，則整個結構體大小還會是28個位元組，

typedef struct student_st {
    char name[20];	/* 學生名稱 */
    char sex;		/* 學生性別 */
    char reserve_bytes[3];  /* 保留位元組 */
    float score;	/* 學生成績 */
} student_t;

6. 結構體陣列

6.1. 靜態陣列

student_t st[100];

6.2. 動態陣列

#define STUDENT_NUM 100

/* 申請動態記憶體 */
student_t* st_ptr = (student_t *)malloc(STUDENT_NUM * sizeof(student_t));

/* 使用... */

/* 使用完畢之后釋放 */
free(st_ptr);
st_ptr = NULL;

三、列舉體

1. 什么是列舉體

列舉體是將一個型別的變數所有可能的值都羅列出來，并且此型別變數不能賦其它值，

2. 如何定義列舉體

上述結構體中有一個成員是sex（性別），適合使用列舉體，

定義列舉體方法有二，

① 只定義列舉型別：

enum student_sex_en {
	MALE = 'M',
	FAMALE = 'F',
};

② 定義列舉型別的同時，起個新名字，方便使用：

typedef enum student_sex_en {
	MALE = 'M',
	FAMALE = 'F',
} student_sex_t;

3. 如何使用列舉體

首先優化之前我們定義的結構體：

typedef struct student_st {
    char name[20];	/* 學生名稱 */
    student_sex_t sex;		/* 學生性別 */
    char reserve_bytes[3];  /* 保留位元組 */
    float score;	/* 學生成績 */
} student_t;

接著在給sex變數賦值的時候使用：

student_t st1 = {"mculover666", MALE, 66.6};

四. 共用體

1. 什么叫做共用體

共用體就是多個變數共用同一段記憶體空間，共用體的大小是最大變數占用的記憶體空間，

2. 為什么需要共用體

最典型的一個用法就是：結構體無差異化遍歷，

比如現在有一個結構體：

typedef struct num_st {
    int a;
    int b;
    int c;
    int d;
} num_t;

使用情況如下：

• 賦值時要求能在一個回圈中遍歷賦值，忽略成員的名字不同，這就叫做無差異化遍歷；
• 使用時要求能按照成員名字訪問；

顯然，第一個需求適合使用陣列，第二個需求適合使用結構體，所以就使用共用體：讓陣列和結構體共用同一個記憶體空間，

3. 如何定義共用體

按照上述需求定義共用體，并起個新名字，這個共用體占用的空間為4個int的大小：

typedef union num_un {
    num_t num;
    int   n[4];
} num_u;

4. 如何使用共用體

在賦值時按照陣列來用，直接回圈遍歷，滿足第一個需求：

    num_u num1;

    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        num1.n[i] = i;
    }

在訪問資料時按照結構體來用，按照名字取值，滿足第二個需求：

printf("a = %d, b = %d, c = %d, d = %d\r\n", num1.num.a, num1.num.b, num1.num.c, num1.num.d);

最終運行結果為：

a = 0, b = 1, c = 2, d = 3