探索C语言中的联合体和枚举：让处理数据更加得心应手

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C语言中有内置类型，比如：int ，char，short ，double，float等，但是仅用这些是不方便使用的，此次有了自定义类型，给了程序员更大的权力，以更好的追求性能。联合体能够将不同的类型聚在一起，放在一个共同的空间里，仿佛一损俱损，一荣俱荣。而枚举类型的使用仿佛更加的贴近生活，比如表述一个星期有七天，一年有12个月等。用枚举来写，增加代码的可读性和可维护性。

一：联合体类型

1.联合体的定义

像结构体⼀样，联合体也是由一个或者多个成员构成，这些成员可以是不同的类型。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。

2.联合体的声明

union un // 联合体关键字union+tag 标签
{
   int i;
   char c; // variable-name 联合体成员
   float f;
} a,b,c; // variable-list 变量列表

(1) 普通联合体

union un
{
    int i;
    char c;
    float f;
};

（2）嵌套联合体

//嵌套联合体
union u1
{
	int arr[4];
	float f;
};

union un
{
	int i;
	char c;
	union u1 u;
};

（3）匿名联合体

//匿名联合体
union
{
	char s;
	int b;
	float f;
};

小新：匿名联合体是一种比较特殊的联合体，匿名联合体顾名思义就是省略了它的名字，也就是所谓的tag-标签。匿名联合体只能使用一次，下次再要使用的时候，它已经不在了，这点要注意。

（4）typedef重命名的联合体

//typedef重命名的联合体
typedef union un
{
	int i;
	char str[4];
};

3.联合体变量的创建和初始化

//联合体变量的创建和初始化
union un
{
	int i;
	char c;
};

int main()
{
	//union un u = { 4,'s' };  //与结构体不同，这样初始化是错误的
	union un u = { 0 };//因为结构体成员公用一块内存区域，使用在初始化的时候只能初始化一个值
	return 0;
}

4.联合体的访问

联合体可以通过成员访问运算符(.)来访问其成员。与结构体相同，可以使用联合体变量和指向联合体的指针来访问成员。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
union un
{
	int i;
	char c[10];
};

int main()
{
	union un u = { 0 };
	printf("%d ", u.i);
	strcpy(u.c, "xiaoxin");
	printf("%s ",u.c );
	return 0;
}

运行结果：

5.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）。

#include<stdio.h>
union Un
{
	char c;
	int i;
};

int main()
{
	
	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：

由此可见，他们确实是共用一块内存。

#include<stdio.h>
union Un
{
	char c;
	int i;
};
int main()
{

	union Un un = { 0 };
	un.i = 0x11223344;
	un.c = 0x55;
	printf("%x\n", un.i);
	return 0;
}

运行结果：

用画图的方式来解释就是这样的。

6.联合体大小的计算

联合体在计算大小的时候和结构体一样，遵循着某种规则。

什么规则呢，如下：

• 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。

示例1：

#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;
}

运行结果：

VS默认的最大对齐数是8，Un1的最大成员的大小是5，不是最大对齐数的整数倍，最终改为8；

Un2的最大成员的大小是14，不是最大对齐数的整数倍，最终改为16。

7.联合体的应用

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

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，这样就可以减少所需的内存空间，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 //匿名结构体
 {
 char title[20];//书名 
 char author[20];//作者 
 int num_pages;//⻚数 
 }book;

 struct //匿名结构体
 {
 char design[30];//设计 
 }mug;

 struct //匿名结构体
 {
 char design[30];//设计 
 int colors;//颜⾊ 
 int sizes;//尺⼨ 
 }shirt;

}item;

};

8.用联合体判断大小端

int check_sys()
{
 union
 {
 int i;
 char c;
 }un;
 un.i = 1;//00  00  00  01
 return un.c;//返回1是⼩端，返回0是⼤端 
}

二：枚举类型

1.枚举类型的定义

枚举是一种特殊的数据类型，用于定义一组有限的命名常量，这些命名常量又被称为枚举常量，它提供了一种简洁，可读性更高的方式来表示这些常量，并且通常具有类型安全性和可扩展性。

在实际应用中我们经常把能够且便于一一列举的类型用枚举来表示。

2.枚举的声明

enum 枚举类型名

{

标识符1，

标识符2，

...

}；

(1) 普通枚举

enum un
{
	  MON=1, //指定从1开始，否则默认从0开始
      TUE,
      WED,
      THU, 
      FRI, 
      SAT, 
      SUN
};

（2）匿名枚举

 //匿名枚举
enum
{
	MON = 1, //指定从1开始，否则默认从0开始
    TUE,
	WED,
	THU,
    FRI,  
	SAT,
	SUN
};

（3）typedef重命名的枚举

 typedef enum day
{
	MON = 1, //指定从1开始，否则默认从0开始
	TUE,
	WED,
	THU,
	FRI,
	SAT,
	SUN
};

3.枚举的特点

小新：我们用一些例子来说明它的特点吧

#iclude<stdio.h>
enum un
{
	MON, 
	TUE,
	WED,
	THU,
	FRI,
	SAT,
	SUN
};

int main()
{
	
	for (int i = MON; i <= SUN; i++)
	{
		printf("%d ", i);
	}

	return 0;
}

运行结果：

{ }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

有请下一个例子登场

#include<stdio.h>
enum un
{
	red = 2,
	green,
	yellow,
	pink = 7,
	black,
	blue
};

int main()
{
	printf("red = %d ",red);
	printf("green = %d ", green);
	printf("yellow = %d ", yellow);
	printf("pink = %d ", pink);
	printf("black= %d ", black);
	printf("blue = %d ", blue);
	return 0;
}

运行结果：

也可以通过这种赋值的方式改变取值

4.枚举常量的创建和初始化

我们通常是用枚举常量来给枚举变量赋值的，在C语言中也可以用整数给枚举变量赋值，但是在C++中不能，C++要求的更加严格一些。

#include<stdio.h>
typedef enum un
{
	MON, 
	TUE,
	WED,
	THU,
	FRI,
	SAT,
	SUM
}un;

int main()
{
	 un u = MON;//最好用枚举常量进行赋值
	return 0;
}

5.枚举类型的大小

枚举类型的大小和int的大小相等，都是4个字节，不信的话，小新就来证明一下。

#include<stdio.h>
enum day
{
	MON, 
	TUE,
	WED,
	THU,
	FRI,
	SAT,
	SUN
};

enum color
{
	red,
	blue,
	yellow,
	green
};

int main()
{
	printf("%zd\n", sizeof(enum day));
	printf("%zd\n", sizeof(enum color));
	return 0;
}

运行结果：