C语言 自定义类型:联合和枚举

目录

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 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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