iOS 開發基礎：C 語言構造類型詳解（結構體、枚舉、共用體）

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iOS 開發基礎：C 語言構造類型詳解（結構體、枚舉、共用體）

C 語言構造類型包括：陣列、結構體、枚舉、共用體。陣列已在前文詳述，本文重點講解後三者，這是理解 Objective-C 對象模型、Core Foundation 數據結構的基礎。

一、結構體

1. 定義與初始化


struct Date {
    int year;
    int month;
    int day;
};

struct Person {
    char *name;
    int age;
    struct Date birthday;  // 嵌套結構體
    float height;
};

// 初始化：順序對應成員，嵌套用大括號
struct Person p = {"Kenshin", 28, {1986, 8, 8}, 1.72f};
// 錯誤寫法：struct Person p; p = {...}; // 編譯錯誤

2. 內存佈局與對齊

64位系統下測試：


sizeof(struct Date)  // 12 (4+4+4)
sizeof(struct Person) // 32 而非 28！

原因：內存對齊。MacOS 默認對齊參數 8 字節。Date 佔 12 字節，偏移量 12 非 8 的倍數，編譯器在 height 前填充 4 字節，使 Date 起始地址對齊到 16（8的倍數）。

成員	偏移	大小	填充
name (指針)	0	8	0
age (int)	8	4	0
birthday (Date)	16	12	4 (前填充)
height (float)	28	4	0
總計		32

3. 結構體陣列、指針、函數傳遞


// 陣列
struct Person persons[3] = { ... };
persons[i].name  // 訪問

// 指針
struct Person *ptr = &person;
ptr->name  // 等價於 (*ptr).name

// 函數參數：值傳遞（複製整個結構體）
void change(struct Person p) { p.height = 1.80f; }  // 不影響原值
// 若需修改，傳指針
void change_ptr(struct Person *p) { p->height = 1.80f; }

二、枚舉


enum Season {
    Spring,  // 0
    Summer,  // 1
    Autumn,  // 2
    Winter   // 3
};

// 使用
enum Season s = Summer;  // 等價於 1
if (s == Autumn) ...
for (s = Spring; s <= Winter; s++) printf("%d ", s); // 0 1 2 3

// 手動指定值
enum ErrorCode {
    OK = 0,
    ERR_IO = 100,
    ERR_MEM = 200,
    ERR_NET // 201
};

本質：枚舉常量是編譯期常量整數，可隱式轉換為 int。OC 中常用 NS_ENUM、NS_OPTIONS 宏增強類型安全。

三、共用體


union Type {
    char a;        // 1 字節
    short int b;   // 2 字節
    int c;         // 4 字節
};

union Type t;
t.c = 65796;  // 0x00010104
// 此時所有成員共用同一塊內存（低地址開始）
// t.a = 0x04 = 4
// t.b = 0x0104 = 260
// t.c = 0x00010104 = 65796
sizeof(union Type)  // 4（最大成員大小）

內存佈局解析（小端模式）

地址:    base    base+1  base+2  base+3
t.c:     04      01      01      00   (65796)
t.b:     04      01                 (260)
t.a:     04                          (4)

賦值 t.c 後，低位字節覆蓋 t.a、t.b。讀取較小成員時，只取對應位寬的低位數據。

應用場景

硬件寄存器映射：同一地址不同位寬訪問
網絡協議頭部：不同消息類型共用存儲空間
類型懲罰：通過共用體檢查浮點數位模式
省內存：互斥字段共用存儲

四、總結對比

特性	結構體	枚舉	共用體
內存	成員疊加（含對齊填充）	無（編譯期常量）	最大成員大小，共用空間
同時有效成員	所有	單一值	僅一個
典型用途	聚合異構數據	狀態機、常量集合	互斥字段、硬件映射
OC對應	類/結構體	NS_ENUM/NS_OPTIONS	少用，Core Foundation中見