C语言自定义类型：联合和枚举

前言

一、联合体

1.1 联合体的特点

1.2 联合体与结构体的区别

1.3 联合体的大小计算

1.4 联合体例子

1.5 联合体判断大小端

二、枚举

2.1 枚举类型定义

2.2 枚举类型的优点

2.3 枚举类型的使用

总结

前言

之前我们讲了C语言其中一个自定义类型结构体，今天我们来讲剩下两种联合体和枚举。

一、联合体

像结构体⼀样，联合体也是由⼀个或者多个成员构成，这些成员可以不同的类型。

但是编译器只为最⼤的成员分配足够的内存空间。联合体的特点是所有成员共用同⼀块内存空间。所以联合体也叫：共用体。

让我们来看下面一段代码：

#include<stdio.h>
//联合类型的声明
union Un
{
	char c;
	int i;
};
int main()
{
	//联合变量的定义
	union Un un = { 0 };
	//计算连个变量的⼤⼩
	printf("%d\n", sizeof(un));
	return 0;
}

为什么大小是4呢？这就和联合体的特点有关了。

1.1 联合体的特点

联合的成员是共用同⼀块内存空间的，这样⼀个联合变量的大小，至少是最大成员的大小（因为联合至少得有能⼒保存最大的那个成员）。

//代码1
#include <stdio.h>
//联合类型的声明
union Un
{
 char c;
 int i;
};
int main()
{
 //联合变量的定义
 union Un un = {0};
 // 下⾯输出的结果是⼀样的吗？
 printf("%p\n", &(un.i));
 printf("%p\n", &(un.c));
 printf("%p\n", &un);
 return 0;
}

我们发现联合体的成员地址都一样，因为它们共用同一块内存空间。

//代码2
#include <stdio.h>
//联合类型的声明
union Un
{
	char c;
	int i;
};
int main()
{
	//联合变量的定义
	union Un un = { 0 };
	un.i = 0x11223344;
	un.c = 0x55;
	printf("%#x\n", un.i);
	return 0;
}

代码二更加验证了联合体的特点，共用一块内存空间，一个成员改变，另外一个成员也会改变。

1.2 联合体与结构体的区别

我们再对比⼀下相同成员的结构体和联合体的内存布局情况。

struct S
{
   char c;
   int i;
};
struct S s = {0};

union Un
{
   char c;
   int i;
};
union Un un = {0};

1.3 联合体的大小计算

• 联合的大小至少是最⼤成员的大小。

• 当最⼤成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候，就要对齐到最大对齐数的整数倍。

#include<stdio.h>
union Un1
{
	char c[5];
	int i;
};
union Un2
{
	short c[7];
	int i;
};
int main()
{
	//下⾯输出的结果是什么？
	printf("%d\n", sizeof(union Un1));
	printf("%d\n", sizeof(union Un2));
	return 0;
}

其中结构体Un1最大成员大小是5个字节，但是最大对齐数为4，所以要是最大对齐数的整数倍8

Un2最大成员的大小为14，但最大对齐数也是4，所以要为最大对齐数的整数倍16。

1.4 联合体例子

比如，我们要搞⼀个活动，要上线⼀个礼品兑换单，礼品兑换单中有三种商品：图书、杯子、衬衫。每⼀种商品都有：库存量、价格、商品类型和商品类型相关的其他信息。

图书：书名、作者、页数

杯⼦：设计

衬衫：设计、可选颜⾊、可选尺⼨

那我们不耐心思考，直接写出⼀下结构：

struct gift_list
{
   //公共属性
   int stock_number;//库存量
   double price; //定价
   int item_type;//商品类型
 
   //特殊属性
   char title[20];//书名
   char author[20];//作者
   int num_pages;//⻚数
 
   char design[30];//设计
   int colors;//颜⾊
   int sizes;//尺⼨
};

上述的结构其实设计的很简单，用起来也方便，但是结构的设计中包含了所有礼品的各种属性，这样使得结构体的大小就会偏⼤，比较浪费内存。因为对于礼品兑换单中的商品来说，只有部分属性信息是常用的。比如：

商品是图书，就不需要design、colors、sizes。

所以我们就可以把公共属性单独写出来，剩余属于各种商品本⾝的属性使用联合体起来，这样就可以介绍所需的内存空间，⼀定程度上节省了内存。

struct gift_list
{
   int stock_number;//库存量
   double price; //定价
   int item_type;//商品类型
 
   union{
     struct
       {
          char title[20];//书名
          char author[20];//作者
          int num_pages;//⻚数
        }book;
     struct
       {
          char design[30];//设计
        }mug;
     struct
       {
          char design[30];//设计
          int colors;//颜⾊
          int sizes;//尺⼨
        }shirt;
 }item;
};

1.5 联合体判断大小端

我们之前通过指针来判断大小端，我们也可以通过联合体来判断大小端

int check_sys()
{
   union
    {
       int i;
       char c;
     }un;
    un.i = 1;
 return un.c;//返回1是⼩端，返回0是⼤端
}

其中i为1，如果是小端则为 01 00 00 00此时char为第一个字节01，如果是大端则为00。

二、枚举

2.1 枚举类型定义

枚举顾名思义就是⼀⼀列举。把可能的取值⼀⼀列举。比如我们现实生活中：

⼀周的星期⼀到星期日是有限的7天，可以⼀⼀列举

性别有：男、女、保密，也可以⼀⼀列举

⽉份有12个⽉，也可以⼀⼀列举

三原⾊，也是可以意义列举

这些数据的表示就可以使用枚举了。

enum Day//星期
{
   Mon,
   Tues,
   Wed,
   Thur,
   Fri,
   Sat,
   Sun
};
enum Sex//性别
{
   MALE，
   FEMALE,
   SECRET
}；
enum Color//颜⾊
{
   RED,
   GREEN,
   BLUE
};

其中enum Day,enum Sex,enum Color 都是枚举类型。{}中的内容是枚举类型的可能取值，也叫枚举常量，通过逗号隔开。这些可能取值都是有值的，默认从0开始，依次递增1，当然在声明枚举类型的时候也可以赋初值。

enum Color//颜⾊
{
   RED=2,
   GREEN=4,
   BLUE=8
};

2.2 枚举类型的优点

我们可以使⽤ #define 定义常量，为什么非要使用枚举？

枚举的优点：

1. 增加代码的可读性和可维护性

2. 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。

3. 便于调试，预处理阶段会删除 #define 定义的符号

4. 使用方便，⼀次可以定义多个常量

5. 枚举常量是遵循作用域规则的，枚举声明在函数内，只能在函数内使用

2.3 枚举类型的使用

enum Color//颜⾊
{
   RED=1,
   GREEN=2,
   BLUE=4
};
enum Color clr = GREEN;//使⽤枚举常量给枚举变量赋值

那是否可以拿整数给枚举变量赋值呢？在C语⾔中是可以的，但是在C++是不行的，C++的类型检查比较严格

总结

上述文章讲了联合体和枚举的定义和使用，希望对你有所帮助。

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