struct 和 union 分析

1. struct的小秘密

（1）C语言中的struct可以看作变量的集合

（2）struct的问题——空结构体占用多的内存？（C语言的灰色地带，不同的编译器具有不同的解释）

【实例分析】空结构体的大小

#include <stdio.h>

struct TS
{

};

int main()
{
    struct TS t1;
    struct TS t2;
    
    //VC、BCC下定义空结构体编译器直接报错，gcc下空结构体大小为0，且不同变量具有相同的起始地址（有点矛盾）；g++下空结构体大小为0，且不同变量具有相同的起始地址

空结构体大小为0，且不同变量具有相同的起始地址

 printf("sizeof(struct TS) = %d\n", sizeof(struct TS)); printf("sizeof(t1) = %d, &t1 = %p\n", sizeof(t1), &t1); printf("sizeof(t2) = %d, &t2 = %p\n", sizeof(t2), &t2); return 0; }

2. 结构体与柔性数组

（1）柔性数组即数组大小待定的数组

（2）C语言中可以由结构体产生柔性数组

（3）C语言中结构体的最后一个元素可以是大小未知的数组

struct SoftArray
{
　　int len;
　　int array[]; //array仅是一个待使用的标识符。与指针不同，编译器
             　　//并不为array变量分配空间，因为也不知道array究竟
             　　//多大。只是用来作为一个标识符，以便以后可以通过这
             　　//个标识符来访问其中的内容，当作0来处理。所以sizeof(SoftArray)=4
}

（4）柔性数组的用法

 struct SoftArray* sa = NULL;
 //注意，因sizeof柔性数组并不包含array大小，所以要开辟的空间总大小应等于
 //柔性数组+数组各元素所占的空间,即空间大小等于结构体的大小（len域）加上数组的大小
 sa = (struct SoftArray*)malloc(sizeof(struct SoftArray)+sizoef(int)*5);
 sa->len = 5;

【实例分析】柔性数组使用分析

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

typedef struct _soft_array
{
    int len;
    int array[];
}SoftArray;

struct SoftArray* create_soft_array(int size)
{
    struct SoftArray* ret = NULL; 
    if( size > 0 )
    {
        ret = (struct SoftArray*)malloc(sizeof(struct SoftArray) + sizeof(int) * size);     
        ret->len = size;
    }
    
    return ret;
}

void delete_soft_array(struct SoftArray* sa)
{
    free(sa);
}

void func(struct SoftArray* sa)
{
    int i = 0;
    
    if( NULL != sa )
    {
        for(i=0; i<sa->len; i++)
        {
            sa->array[i] = i + 1;
        }
    } 
}

int main()
{
    int i = 0;
    struct SoftArray* sa = create_soft_array(10);
    
    func(sa);
    
    for(i=0; i<sa->len; i++)
    {
        printf("%d\n", sa->array[i]);
    }
    
    delete_soft_array(sa);
    
    return 0;
}

【案例】 使用柔性数组实现斐波拉契数列

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

typedef struct _soft_array
{
    int len;
    int array[];
}SoftArray;

SoftArray* create_soft_array(int size)
{
    SoftArray* ret = NULL; 
    if( size > 0 )
    {
        ret = (SoftArray*)malloc(sizeof(*ret) + sizeof(*(ret->array)) * size);     
        ret->len = size;
    }
    
    return ret;
}


void fac(SoftArray* sa)
{
     int i = 0;
     if(NULL != sa)
     {
            if(1 == sa->len)
            {
                   sa->array[0] = 1;
             }
            else
            {
                 sa->array[0] = 1;
                 sa->array[1] = 1;
                 for(i=2; i< sa->len; i++)
                 {
                       sa->array[i] = sa->array[i-1] + sa->array[i-2];
                  }
            }
         
     }
     
}

void delete_soft_array(SoftArray* sa)
{
    free(sa);
}

int main()
{   
     int i = 0;

     SoftArray* sa = create_soft_array(10);
     fac(sa);
   
     for(i=0; i<sa->len; i++)
     {
           printf("%d\n", sa->array[i]);
      }

     delete_soft_array(sa);
     return 0;  
} 

3. C语言中的union

（1）C语言中的union在语法上与struct相似

（2）union只分配最大成员的空间，所有成员共享这个空间

（3）union的使用受系统大小端的影响

【编程实验】判断系统的大小端

#include <stdio.h>

int system_mode()
{
    union SM
    {
        int i;
        char c;
    };

    union SM sm; 
    sm.i = 1; 
    return sm.c;
}

int main()
{
    //返回1时为小端，0为大端模式
    printf("System Mode: %d\n", system_mode());
    return 0;
}

4. 小结

（1）struct中的每人数据成员有独立的存储空间

（2）struct可以通过最后的数组标识符产生柔性数组

（3）union中的所有数据成员共享同一个存储空间

（4）union的使用会受到系统大小端的影响