自定义数据类型

结构体（字段）

结构体的声明方法
- 一般的结构体声明格式
```
struct tag {
    member - list;
}variable - list;
```
  注：在创建了sturct tag的变量类型后，还会附带创建variable-list中的变量为此类型的全局变量
- 声明匿名结构体
```
struct {
    member - list;
}variable-list;
```
  注：
  - 因为类型没有名字，所以匿名结构体类型只能在variable-list中创建
  - 两个成员都相同的结构体的情况下，编译器也会把他们当成不同的结构体类型
  匿名结构体的定义可以这样写：
```
struct {
    int a;
    char b;
    float c;
} arr[20], *ptr;
```

结构体嵌套结构体

写法

struct node {
  int data;
  struct node* next;
};

错误写法

struct Node {
  int data;
  struct Node next; // 此处错误
};

结构体的内存对齐
- 内存对齐的意义
  - 跨平台：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的。某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常
  - 性能优化：为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问。而对齐的内存访问仅需要一次访问
  - 总的来说，就是空间换时间
- 结构体内存对齐规则
  - 基本对齐单位：每个成员有自身对齐值（通常为类型大小，如 char=1、int=4）
    
    默认对齐数：编译器有默认对齐系数（如 VS 默认 8，GCC 默认 4），成员实际对齐值取「自身类型大小」与「默认对齐数」的较小值
    
    优先级：当指定 #pragma pack (n) 时，默认对齐数被 n 替代，成员实际对齐值取「类型大小」与「n」的较小值
  - 结构体整体对齐值为成员最大对齐值
    
    整体对齐调整：结构体最终总大小是「所有成员实际对齐值的最大值」的整数倍，不足则填充
  - 成员存放规则：每个成员起始地址（偏移量）需是自身对齐值的整数倍（含0），不足则填充字节
    
    注：第一个成员的偏移量定义为0
  - 整体对齐规则：结构体总大小需是整体对齐值的整数倍，不足则在末尾填充
  - 嵌套结构体：内部结构体的对齐值为其自身最大成员对齐值，整体仍遵循上述规则
- 补充
  
  “不足则填充” 是内存对齐中为满足对齐规则而插入空白字节的过程，可从两个层面理解
  - 成员间填充当某个成员的起始地址不符合其对齐要求时，在该成员前插入空白字节（填充），直到地址满足 “是自身对齐值整数倍” 的条件
    
    例：struct { char a; int b; } 中，char 占 1 字节，int 对齐值为 4。a 存储在地址 0 后，b 需从地址 4 开始，因此在 a 和 b 之间填充 3 个空白字节（地址 1-3）
  - 结构体末尾填充结构体总大小需是整体对齐值（所有成员对齐值的最大值）的整数倍。若计算的总大小不满足，在结构体末尾补充空白字节
    
    例：上述结构体中，成员总大小为 1（a）+3（填充）+4（b）=8，恰好是整体对齐值 4 的 2 倍，无需末尾填充；若成员为 char a; short b（对齐值 2），总大小 1+1（填充）+2=4，满足 2 的整数倍要求
    
    填充的空白字节不存储有效数据，仅用于保证内存对齐，以提升 CPU 访问效率

位段

概念

位段是基于结构体的空间优化数据类型，核心作用是节省内存空间，常见于底层开发（如网络开发、硬件驱动），通过指定成员占用的二进制位数，减少普通结构体因内存对齐产生的空间浪费
位段与结构体差异
- 成员类型限制
  
  位段成员必须是整型相关类型（int、unsigned int、signed int，实际测试中char等整型也可）
- 位数指定规则
  
  成员名后需紧跟冒号（:）和数字，数字表示该成员占用的二进制位数
- 分配逻辑
  
  即使总位数未超过单个int的 32 位，若后续成员无法容纳，仍会开辟新的int空间（如_d需要 30 位，第一个空间仅剩 15 位，无法容纳，因此开辟第二个 32 位空间）
成员存储细节
- 成员按声明顺序依次存储在开辟的空间中
- 若当前空间剩余位数不足以容纳下一个成员，是否利用剩余空间无 C 标准定义（取决于编译器）
- 成员在内存中的存储方向（从左到右 / 从右到左）无标准定义，属于编译器相关行为

声明示例

struct A {
    int _a : 2; // _a 占用 2 个二进制位
    int _b : 5; // _b 占用 5 个二进制位
    int _c : 10; // _c 占用 10 个二进制位
    int _d : 30; // _d 占用 30 个二进制位
};
// 上述位段总占用位数：2 + 5 + 10 + 30 = 47 bit（约 6 字节）

位段的不确定性
- int位段的符号性：int位段被当作有符号还是无符号整数，标准未定义
- 最大位数限制：不同平台（16 位 / 32 位 / 64 位）对整型位数限制不同，例如 16 位机器上，位段成员指定 27 bit 会超出 int（16 bit）范围，导致错误
- 剩余空间利用：前一个成员存储后剩余的空间，是否用于存储下一个成员，无标准定义
- 存储方向：成员在内存中按左到右还是右到左分配，无标准定义