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C语言结构体进阶结构体、枚举、联合详解（2）

article 2024/12/21 22:39:25

结构体实现位段（位段的填充&可移植性）枚举类型的定义枚举的优点联合类型的定义联合的特点

联合体的使用联合大小的计算

结构体实现位段（位段的填充&可移植性）

位段的声明和结构是类似的，有两个不同： 1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int等整型家族类型。 2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

struct A
{
    int _a : 2;
    int _b : 5;
    int _c : 10;
    int _d : 30;
    //47bit
};
int main()
{
    struct A sa = { 0 };
    printf("%d\n", sizeof(sa));//8个字节64bit
    return 0;
}

在这里我们计算结构体A的大小是47bit，但是为什么计算出来的是64bit呢？这就涉及到了位段在内存当中的分配。

位段在内存中的分配

1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char （属于整形家族）类型 2. 位段的空间上是按照需要以4个字节（ int ）或者1个字节（ char ）的方式来开辟的。 3. 位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。

所以位段在空间当中是如何分配的呢？下面举例说明：

struct S
{
    char a : 3;
    char b : 4;
    char c : 5;
    char d : 4;
};

int main()
{
    struct S s = { 0 };
    s.a = 10;
    s.b = 12;
    s.c = 3;
    s.d = 4;
}

位段的跨平台问题

1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。 2. 位段中最大位的数目不能确定。（16位机器最大16，32位机器最大32，写成27，在16位机器会出问题。 3. 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。 4. 当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的位时，是舍弃剩余的位还是利用，这是不确定的。
所以位段是不跨平台的。

跟结构相比，位段可以达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在

位段的应用

说白了就是节省时间，我们看下图实现位段和不实现位段的区别

实现位段可以在运行的过程中更好的给我们提速。每个数据所占空间变小，传输的过程中速度就会更快。

枚举类型的定义

枚举顾名思义就是一一列举。把可能的取值一一列举。

enum Sex
{
    MALE,
    FAMALE,
    SECRET
};
int mian()
{
    enum Sex s = MALE;
    printf("%d\n", MALE);
    printf("%d\n", FAMALE);
    printf("%d\n", SECRET);
    return 0;
}

enum Sex
{
    MALE=5,
    FAMALE,
    SECRET
};
int main()
{
    enum Sex s = MALE;
    printf("%d\n", MALE);
    printf("%d\n", FAMALE);
    printf("%d\n", SECRET);
    return 0;
}

enum Sex
{
    MALE,
    FAMALE=6,
    SECRET
};
int main()
{
    enum Sex s = MALE;
    printf("%d\n", MALE);
    printf("%d\n", FAMALE);
    printf("%d\n", SECRET);
    return 0;
}

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. 防止了命名污染（封装） 4. 便于调试 5. 使用方便，一次可以定义多个常量

枚举类型变量只能赋值枚举类型里面的值。

联合类型的定义

联合也是一种特殊的自定义类型，这种类型定义的变量也包含一系列的成员，特征是这些成员公用一块空间，所以联合体也叫共用体。

union Un
{
    char c;
    int i;
};
int main()
{
    union Un u;
    printf("%d\n", sizeof((u)));
    return 0;
}

为什么呢？

联合体的特点

这就是为什么它叫共用体，共用体中的成员是共用一块空间的，所以这块空间存的既是i也是c。

所以在一个时间点，我们只能使用联合体的一个成员，因为他们的空间是共用的，如果改动一个，其他的也就跟着被改掉了，牵一发动全身。

联合体的使用

根据联合体的特点，我们可以巧妙的判断大小端。

union Un
{
    int c;
    char i;
};
int main()
{
    union Un u;
    u.c = 1;
    if (u.i == 1)
    {
        printf("小端\n");
    }
    else
    {
        printf("大端\n");
    }
    return 0;
}

联合体大小的计算

联合体的大小至少是它包含的成员大小的最大值。不是一定是。

如何计算？

联合体大小也是存在对齐的。

举例：

union Un
{
    char arr[5];
    int i;
};

上面联合体大小是8，char arr[5]存入内存使用了5个字节，i是要对齐的，应该存到i对齐数的整数倍处，i的大小是4个字节，对齐到8处，所以前面存储char arr[5]就使用了0~7共8个字节，联合体的大小至少是它包含的成员大小的最大值。char arr[5]是8个字节，int i是4个字节，所以联合体大小是4个字节。

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