C语言之联合体和枚举
目录
前言
一、联合体类型的声明
二、联合体的特点
三、联合体的大小计算
四、联合体的适用场景举例：
五、枚举类型的声明
六、枚举类型的优点
总结
前言
本文主要讲述C语言的两种结构类型：联合体和枚举。
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一、联合体类型的声明
- 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。
- 给联合体其中一个成员赋值，其他成员的值也跟着变化。
联合体声明与结构体类似，只不过是使用 union 关键字
示例：
#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("%zu\n", sizeof(un));
return 0;
}运行结果：
解释：联合体的成员是共用同⼀块内存空间的，这样⼀个联合体变量的大小，至少是最大成员的大小，因为联合体至少得有能力保存最大的那个成员。上面 int 最大，所以是4个字节。
二、联合体的特点
示例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;
}运行结果：
解析：很明显两个成员变量地址和联合体变量名地址是一样的，代表着两个成员变量共用着一块空间
示例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;
}运行结果：
解析：通过调试我们可以看到两次赋值的变化，第二次赋值因为 c 是 char 类型，所以只有1个字节的访问权限，它只能修改第一个地址处的数据，也就是低地址44的位置，将其修改为55，VS是小端存储，打印出来是“反着打印”，所以是11223355
相同成员的结构体和联合体对比：
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。
#include <stdio.h>
struct S
{
char c;
int i;
};
union Un
{
char c;
int i;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
union Un un = { 0 };
return 0;
}画图分析：
三、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。
- 注意：数组一类的对齐数是以数组元素类型为准
示例：
#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("%zu\n", sizeof(union Un1));
printf("%zu\n", sizeof(union Un2));
return 0;
}
运行结果：
注意：数组以元素类型为自身对齐数，但是以总大小参与比较最大成员。
我们画图分析：
四、联合体的适用场景举例：
使用联合体是可以节省空间的，举例： 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。设计一种结构描述上述三种商品
- 图书：书名、作者、页数
- 杯子：设计
- 衬衫：设计、可选颜色、可选尺寸
第一种：普通结构体方法
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
};用上述结构实例出三种商品，除了公共属性，其他按照自身有的特殊属性赋值。我们可以发现每一种商品都会浪费一些不用的特殊属性占用的内存。
第二种：结构体嵌套联合体方法
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
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;
};在特殊属性里面每个商品单独使用一个特有的结构，由于联合体的特殊性——内存共用，也只能使用一个结构，这样能⼀定程度上节省内存。
五、枚举类型的声明
枚举顾名思义就是⼀⼀列举， 把可能的取值⼀⼀列举。
枚举声明使用 enum 关键字
示例：
#include <stdio.h>
enum Day//星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun //中间使用逗号分隔，最后一个不用
};
int main()
{
printf("%d\n", Mon);
printf("%d\n", Tues);
printf("%d\n", Wed);
printf("%d\n", Thur);
printf("%d\n", Fri);
printf("%d\n", Sat);
printf("%d\n", Sun);
return 0;
}运行结果：
解析：我们可以看到，枚举的成员都是有一个值的，默认是从0开始递增，并且枚举常量可以直接使用，不需要实例出变量使用，这一点与 #define 定义常量类似
1.枚举常量是可以在声明时修改值的，声明之外是不能修改的，这也是为什么叫枚举常量
#include <stdio.h>
enum Color//颜⾊
{
RED = 2,
GREEN = 4,
BLUE = 8
};
int main()
{
printf("%d\n", RED);
printf("%d\n", GREEN);
printf("%d\n", BLUE);
return 0;
}运行结果：
注意：如果是修改中间某一个值的话，在这个值之前的会默认从0开始递增，在这个值之后的会以这个值开始往后递增。
如：
#include <stdio.h>
enum Color//颜⾊
{
RED,
GREEN = 4,
BLUE
};
int main()
{
printf("%d\n", RED);
printf("%d\n", GREEN);
printf("%d\n", BLUE);
return 0;
}运行结果：
2.枚举类型也是可以实例出变量的，只不过只能使用该枚举成员赋值。
#include <stdio.h>
enum Color//颜⾊
{
RED,
GREEN,
BLUE
};
int main()
{
enum Color a = RED;
printf("%d\n", a);
return 0;
}
注意：虽然在.c文件中上述 a 可以赋值任意整形，但是在.cpp中就不支持了，只能赋值枚举常量，因为c++的类型检查比较严格
六、枚举类型的优点
为什么使用枚举？
我们可以使用 #define 定义常量，为什么非要使使枚举？
枚举的优点：
- 增加代码的可读性和可维护性
- 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。
- 便于调试，预处理阶段会删除 #define 定义的符号。
- 使用方便，一次可以定义多个常量。
- 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。
小结：枚举的作用需要自己在代码中体会，我感受到一点就是，在某些场景下，相比于给变量赋值一个数字，赋值一个枚举常量能大大增加代码的可读性，便于维护。
总结
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