小曾同学 · 25软件工程

原创 · C语言打卡笔记 第1篇（复盘整理版）

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哈喽我是小曾。这个系列是我C语言阶段学习笔记的复盘整理版，把当时零零散散的打卡重新梳理成体系化的文章。第1篇，聊聊C语言的三大自定义类型：结构体、联合体、枚举。

📖 文章目录

• 1. 结构体 struct：把散数据捏成一个整体
• 2. 内存对齐：为什么 sizeof 结果总比你想象的大？
• 3. 位段：把内存抠到比特级
• 4. 联合体 union：一块内存，多种解读
• 5. 枚举 enum：#define 的优雅升级版
• 6. 小结 & 思考题

01结构体 struct：把散数据捏成一个整体

C语言的内置类型（int、char、double……）只能描述单一数据，但现实中一个"学生"有姓名、年龄、成绩好几个属性。结构体就是用来把不同类型的数据打包成一个新的复合类型：

#include <stdio.h> #include <string.h> struct Student { char name[20]; int age; double score; }; int main() { struct Student s; strcpy(s.name, "小明"); s.age = 18; s.score = 95.5; printf("%s %d %.1f\n", s.name, s.age, s.score); return 0; }

结构体指针访问成员用->，这是后面数据结构（链表、树）的基本功：

struct Student* p = &s; p->age = 19; // 等价于 (*p).age = 19; printf("%d\n", p->age);

02内存对齐：为什么 sizeof 结果总比你想象的大？

学结构体绕不开的一个坑：sizeof 算出来的大小，经常不是成员大小简单相加。看例子：

struct S1 { char c1; // 1字节 int i; // 4字节 char c2; // 1字节 }; // 直观感觉：1 + 4 + 1 = 6 字节 // 实际 sizeof(struct S1) = 12 字节！

2.1 对齐规则（三条背下来）

1. 第一个成员放在偏移量 0 处
2. 其他成员放在自己对齐数的整数倍偏移处（对齐数 = min(成员大小, 默认对齐数8)）
3. 结构体总大小必须是最大对齐数的整数倍，不够就填充

套到S1上画个内存图：

偏移: 0 1-3(浪费) 4-7 8 9-11(浪费) 内容: c1 填充 i c2 尾部填充 1字节 3字节 4字节 1字节 3字节 总计 = 12 字节（12 是最大对齐数 4 的整数倍 ✅）

2.2 为什么要对齐？

• 平台原因：某些硬件平台只能在特定地址读取特定类型，不对齐直接报错
• 性能原因：对齐后 CPU 一次就能取完数据，不用拼接两次读取的结果，本质是拿空间换时间

2.3 自定义对齐数 #pragma pack

默认对齐数（VS下是8）可以改，网络编程、嵌入式里经常用：

#pragma pack(1) // 按1字节对齐，等于取消对齐 struct S2 { char c1; int i; char c2; }; // sizeof = 6，没有填充了 #pragma pack() // 恢复默认

💡省内存技巧：同样的成员，把小的放一起、大的放一起，可以减少填充浪费。char,char,int占 8 字节，而char,int,char占 12 字节。

03位段：把内存抠到比特级

如果一个成员只需要表示 0~3，用 int 存太浪费（4字节=32位，只用2位）。位段（bit-field）允许我们按比特位来分配成员空间：

struct Flags { unsigned int a : 2; // a 只占 2 个比特位 unsigned int b : 5; // b 占 5 个比特位 unsigned int c : 10; // c 占 10 个比特位 }; // sizeof 通常 = 4（一个 unsigned int 单元内挤下）

位段的典型用途：网络协议的数据包头部。比如 TCP 报文头里各种标志位，用位段可以精确控制每个字段占几位，减轻数据传输时的内存负担，提升效率。

⚠️位段的两个大坑：
1.跨平台不确定：位段成员在内存中从左往右还是从右往左分配，标准没有规定，不同编译器行为可能不同，跨平台代码慎用
2.不能用取地址符 &：位段成员的起始地址可能不是整字节，"地址"这个概念对它不成立，所以scanf("%d", &flags.a)这种写法是错的

04联合体 union：一块内存，多种解读

联合体（也叫共用体）的所有成员共用同一块内存，这块内存的大小按最大成员来开辟。同一时间只能有效使用其中一个成员：

union U { int i; char c; }; int main() { union U u; u.i = 0x11223344; printf("%x\n", u.c); // 打印 44（小端机器上） // 改了 i，c 看到的是同一块内存的低字节 return 0; }

4.1 经典应用：判断电脑大小端

这是我在学习时觉得最巧妙的用法，面试也常考：

int check_endian() { union { int i; char c; } u; u.i = 1; // 小端：01 00 00 00，低地址存 01，u.c = 1 // 大端：00 00 00 01，低地址存 00，u.c = 0 return u.c; // 返回1是小端，返回0是大端 }

原理就是联合体成员共享内存：i和c看的是同一块空间的同一段字节，只是解读方式不同。

05枚举 enum：#define 的优雅升级版

要表示"星期一到星期日"，你可以写 7 个 #define，但枚举明显更优雅：

// ❌ #define 方式 #define MON 1 #define TUE 2 // ... 写7遍，松散无关联 // ✅ 枚举方式 enum Weekday { MON = 1, // 可指定初值 TUE, // 自动 = 2 WED, THU, FRI, SAT, SUN // 依次递增到 7 };

我当时的理解是：枚举就是 #define 的规模化包装运用。但它比 #define 强在哪？

06小结 & 思考题

📌 本篇总结

1. 结构体：打包多种类型数据；内存对齐三规则要背，本质是空间换时间
2. #pragma pack(n)：自定义对齐数，省内存场景用
3. 位段：比特级分配，省空间但跨平台不确定、不能取地址
4. 联合体：成员共享一块内存，经典应用是判断大小端
5. 枚举：#define 的升级版，有类型、可调试、自动递增

🤔 思考题

1. 计算 sizeof：在 64 位 VS 环境（默认对齐数8）下
struct Test { double d; char c; int i; };的大小是多少？
2. 把成员顺序改成char c; int i; double d;，大小变成多少？
3. 用联合体写一个函数判断大小端，并在 main 里验证你的机器是哪种。

建议大家先自己动手算一算、敲一敲，参考答案我会置顶到评论区，记得来对答案～

📅 下一篇预告

结构体搞懂了，下一篇聊C语言最"刺激"的部分——动态内存管理：malloc/calloc/realloc/free 四兄弟，还有让无数新手栽跟头的野指针问题，以及结构体里藏着的"柔性数组"黑科技。

C语言 结构体 内存对齐 联合体 枚举 学习笔记

✍️ 本文由「小曾同学」原创，25软件工程 · C语言打卡笔记复盘版

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