C语言【自定义数据类型、typedef、动态内存分配】

C语言【自定义数据类型、typedef、动态内存分配】

一、自定义数据类型。

​        关于下面讲到的所有自定义数据类型（enum、struct、union），有一点要说的是：定义类型不是声明变量，做这步操作时不分配内存，也不能在定义类型时赋值（枚举那个不是赋值，是做一个限定，赋值时赋限定之外的值也不报错。）。
1、typedef （给类型起别名的关键字）

1. // C语言中给数据类型起别名的同时不能声明变量。
2. // 一个错误的示范：// typedef int Integer i;        // 不能在这里声明i。自定义数据类型同理。

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1. // 给指针类型起别名
2. typedef int* intptr;
3. typedef char* String;

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1. // 给数组类型起别名
2. typedef int fiveInts[5];                // 有一丢丢不一样
3. // 使用数组类型的别名声明变量并初始化
4. fiveInts a = {1, 2, 3, 4, 5};        // 记一点，这种大括号形式的初始化只能声明变量时这样使用，否则报错。前面有记错的地方记得改正。

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1. // 给数组指针类型起别名
2. typedef int (* IntArrayPointer)[5];
3. // 数组指针类型的使用
4. int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
5. IntArrayPointer p = &a;

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2、枚举

​        可以看作是一个限定取离散值范围的类型。
​        枚举类型的定义。这个类型一般定义为全大写，因为里面的元素全都是常量。

1. // 定义枚举类型。
2. enum WEEKDAY{
3.     MON,                // 默认为0
4.     TUE,                // 上面是0，这个默认就是1；如果上面定义了2，这个就是3
5.     WED,               
6.     THU = 5,        // 告知 THU为5
7.     FRI,
8.     SAT = 1,        // 可与上面的重复，但不建议。  不可为浮点数。
9.     SUN
10. };
12. // 使用上面定义的枚举类型。声明并赋值。
13. void main(){
14.     // enum WEEKDAY 是类型； wd是变量名； 值可以是枚举类型之外的数，比如100，但不建议。
15.     enum WEEKDAY wd = TUE;       
16. }

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1. // 隐式定义枚举并声明出变量。
2. enum {
3.    // 不管是不是隐式定义，这个大括号中不能没有内容，否则报错。
4.    A,
5.    B
6. } day;

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​        枚举没有特殊的遍历方法，也就是说枚举的元素如果值是错乱的，一般就无法完成遍历了。

1. // 枚举变量的内存大小
2. // 用上面定义的枚举实验。一个枚举变量就是一个元素的值，整型为4。
3. // 定义枚举时不分配空间。声明变量时，那个变量存的就是枚举中的一个元素。想一想java中的枚举类。
4. sizeof(enum WEEKDAY);        // 4

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1. // 枚举与switch...case的搭配。
2. switch(wd){                // 借用上面声明的wd变量
3.     case MON:
4.         // ...
5.         break;
6.     case TUE:
7.         // ...
8.         break;
9.     // ...
10.     default:
11.         // ...
12.         break;
13. }

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3、结构体

1. // 结构体类型的定义
2. struct Student{       
3.           int id;
4.           int age;
5.     // char arr[];         // 会报错
6.           char *name;                // 直接赋字符串字面值可以，字面值也算是有过空间分配。如果拿它接收个用户输入就会报错。直接指向有空间的值当然也没问题。
7. };
9. // 使用
10. void main(){
11.     struct Student stu1;
12.     stu1.id = 1001;
13.     // stu1[0] = 1002;        // 没有这种写法的。
14. }

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1. // 结构体指针-----指向结构体类型变量的指针
2. struct Struct *ptr = &stu1;                // 这个结构体类型上面定义了。stu1上面声明了。
3. // 结构体指针的使用
4. (*ptr).id = 1003;
5. ptr->id = 1004;

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​        结构体中关于空间有一个对齐的问题。两点要求：1、结构体中某一成员的起始地址为该成员所占字节的整数倍；2、结构体整个空间大小要求为其中最大成员的整数倍。
4、共用体

​        共用体内的成员共同使用同一段空间。
​        共用体所占内存空间为其内部成员中最大的那个空间。
​        应用场景：根据条件在字段内定义不同类型的值。

1. // 共用体类型定义
2. union Score{
3.     int score1;
4.     double score 2;
5. }
7. // 使用
8. union Score a;        // 声明变量
9. union Score b = {.score2 = 1};        // 声明变量并赋值。
10. a.score1 = 10;        // 赋值

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5、手动动态分配内存

​        内存的自动动态分配是系统在栈空间完成的。
​        *void ** ：C99允许定义一个类型为void的指针变量。这个(void*)类型的指针变量可以指向一块地址，但是这个指针变量除了输出首地址外，其余操作均无意义，这个指针变量的++操作移动一个地址，即1Byte。 这个指针变量可以强转为任何指针类型（如强转为int，就可以一次移动4Byte）, 也可以被任何指针强转成这个指针类型。 下面的几个手动动态分配内存的函数返回值都为void * , 可以强转为自己需要的指针类型，即使你需要char * 也建议转过去，而不是用void *。
​        以下是一些在堆空间手动分配内存的几个函数及其使用。需要引入头文件

1. // malloc函数
2. // 内存分配成功返回一个void*，指针指向新分配内存的起始地址；分配失败返回NULL
3. void * malloc(size_t size);               
5. // malloc函数的使用
6. int *p = NULL;
7. if(p==NULL){
8.     p = (int *) malloc(sizeof(int));        // 分配一个int类型的空间
9. }
10. *p = 100;        // 给分配的这个int赋值
11. free(p);        // 释放这个内存

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​        我们可以通过指针修改const声明的常量的值。但是const这种常量根本就不能作为数组的长度。
​        如果想使用变量指定数组长度，除了动态分配我想不出别的方法。

1. // maloc实现数组的动态分配
2. int n = 5;
3. int *p = (int *) malloc(n*sizeof(int));
4. p[0] = 10;        // 因为转成的(int*)类型，所以p[0]即前四个Byte所表示的数组，可赋值或修改。

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1. // calloc函数 (自带初始化为0的功能)
2. // 第一个参数为要分配的元素个数，第二个参数为要分配给每个元素的字节数。
3. void * calloc(size_t numElements, size_t sizeofElement);       
5. // calloc函数的使用
6. int *p = (int *) calloc(5, sizeof(int));        // 给p指针分配了5个int堆内存
7. free(p);        //释放

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1. // realloc函数
2. // 第一个参数是要重新分配堆内存的指针，第二个参数是新分配内存的大小。
3. // 返回一个指向重新分配内存块的指针，即free后重新分配
4. void * realloc(void *ptr, size_t size);
6. // realloc函数的使用
7. int *p = (int *) malloc(5*sizeof(int));
8. p = realloc(p, 5*sizeof(int));
9. free(p);

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​        在全局声明的指针，不能再全局分配内存。
​        给指针动态分配好内存后，它的初始值是随机的。
​        calloc函数有初始化0的功能。

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