【C语言基础】：自定义类型(二) --＞联合和枚举

                                                         
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一、联合体

1.1 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。

// 联合体的声明
union Un
{char c1;int i;
};

#include<stdio.h>
int main()
{union Un u = { 0 };  // 联合变量的定义printf("%zd\n", sizeof(u));  // 计算联合变量的大小return 0;
}

从运行结果来看：这个联合体中有两个成员变量，一个整形和一个字符型，按理说应该是5个字节的大小，但这个联合体的大小却只有4个字节，这也就是联合体的特点了。

1.2 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（因为联合体至少得有能力保存最大的那个成员）。

【代码1】：

#include<stdio.h>
union Un
{char c1;int i;
};int main()
{union Un u = { 0 };printf("%zd\n", sizeof(u));printf("%p\n", &u);printf("%p\n", &(u.c1));printf("%p\n", &(u.i));return 0;
}

【代码2】：

#include<stdio.h>
union Un
{char c;int i;
};int main()
{union Un u = { 0 };u.i = 0x11223344;u.c = 0x55;printf("%x\n", u.i);return 0;
}

代码1输出的三个地址一模一样，代码2的输出，我们发现将i的第4个字节的内容修改为55了。
我们仔细分析就可以画出，un的内存布局图。

【结论】：联合体的成员是共用同一块内存空间的，修改一个其他的也会被修改。

1.3 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。

【结构体】：

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

【联合体】：

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

1.4 联合体大小的计算

• 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 Un
{char c[5];int i;
};int main()
{union Un u = { 0 };printf("%zd\n", sizeof(u));return 0;
}

以这题为例，这个联合体中最大的成员是char c[5]，但这个联合体的大小却并不是5个字节的大小，而是8个字节，这说明联合体的大小不全是最大成员的大小。当最大成员的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。这里char c[5] 就相当于5个char 类型，也就是1个字节，VS的默认值是8，所以对齐数是1，int占4个字节，所以对齐数就是4，所以这个联合体的最大对齐数就是4，但5并不是4的倍数，即要浪费3个字节变为8个字节。

【结论】：联合体的大小也要是最大对齐数的倍数。

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。
| 图书：书名、作者、页数
| 杯子：设计
| 衬衫：设计、可选颜色、可选尺寸

这题可以直接用结构体写：

struct gift_list
{// 公共属性int stock_number;  // 库存量double price;  // 价格int item_type;  // 商品类型// 特殊属性char title[20];  // 书名char author[20];  // 作者int num_pages;  // 页数char desgin[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;  // 价格int item_type;  // 商品类型union{struct  {char title[20];  // 书名char author[20];  // 作者int num_pages;  // 页数}book;struct{char desgin[30];  // 设计}mug;struct{char desgin[30];  // 设计int colors;  // 颜色int sizes;  // 尺寸}shirt;}item;
};

1.5 联合体练习

写⼀个程序，判断当前机器是大端？还是小端？

#include<stdio.h>
int check_sys()
{union Un{int i;char c;}u;u.i = 1;return u.c;
}int main()
{int ret = check_sys();if (ret == 1)printf("小端\n");elseprintf("大端\n");return 0;
}

二、枚举类型

2.1 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。
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 // 三原色
{RED,GREEN,BLUE
};

以上定义的 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 。

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 // 三原色
{RED,GREEN,BLUE
};int main()
{enum Color color = RED;return 0;
}

枚举常量也是有值的。

#include<stdio.h>
enum Color // 三原色
{RED,GREEN,BLUE
};int main()
{printf("%d\n", RED);printf("%d\n", GREEN);printf("%d\n", BLUE);return 0;
}

默认值从0开始，往后依次加一，也可以在声明枚举类型的时候也可以赋初值。

enum Color // 三原色
{RED = 5,GREEN,BLUE
};

enum Color // 三原色
{RED,GREEN = 5,BLUE
};

2.2 枚举的优点

为什么使用枚举？

学到这里，我们会发现枚举常量和 #define 有点类似，那为什么不直接用 #define 呢？

enum Color // 三原色
{RED,// 0GREEN,// 1BLUE// 2
};#define RED 0
#define GREEN 1
#define BLUE 2

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

【示例】：计算器

enum Option
{EXIT,ADD,SUB,MUL,DIV
};int mian()
{int input = 0;printf("请选择:>");scanf("%d", &input);switch (input){case ADD:  // 加法break;case SUB:  // 减法break;case MUL:  // 乘法break;case DIV:  // 除法break;case EXIT:  // 退出break;default:break;}return 0;
}

这样跟有利于我们代码的可读性。
注意：C语言中可以利用整数给枚举变量赋值，但是C++不可以，这是因为C++的类型检查比较严格。

enum Color // 三原色
{RED,// 0GREEN,// 1BLUE// 2
};int main()
{// enum Color color = RED; // TRUE enum Color color = 0;return 0;
}

enum Color color = 0; 这一句虽然在C语言中不会报错，但是在C++中会显示类型不同，无法赋值，就是因为C++的类型检查比较严格。