C语言进阶——自定义类型——位段、枚举、联合

news2024/10/6 14:32:29

结构体

一. 位段

1.概念

2.位段的内存分配

3.位段的跨平台问题

4.位段的应用

二. 枚举

1.枚举类型的定义

2.枚举的优点

3.枚举的使用

三. 联合（共用体）

1.联合类型的定义

编辑

2.联合的特点

3. 联合大小的计算

一. 位段

1.概念

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 、signed int或char(本质上也属于整形) 。

2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字，而这个数字表示的是所占的二进制位数

例如

struct A
{
    int _a:2;
    int _b:5;
    int _c:10;
    int _d:30;
};

2.位段的内存分配

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。

后面的数字不能大于类型的大小

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。

int main()
{
    struct S
    {
        char a : 3;
        char b : 4;
        char c : 5;
        char d : 4;
    };
    struct S s = { 0 };
    s.a = 10;
    s.b = 12;
    s.c = 3;
    s.d = 4;
    return 0;
}

我们就用上面这代码来研究一下位段是如何进行内存分配的

首先，每个字节都有8位

顺着来看一下，首先是a，首先写出10的补码 00001010，然后将前三位（010）截断放进去

然后是b， 12的补码是00001100，将前四位（1100）截断放进去

然后是c，3的补码是00000011，将前五位（00011）放进去，但我们可以看到，这一个字节只剩下一位了，放不开五位，根据编译器的不同，有的会先存满这个字节，再存下一个字节，而有的会直接在下一个字节存储，而我使用的vs2022是第二种方式

最后的d也一样

最后就是这个样子

int 也差不多

3.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

4.位段的应用

二. 枚举

枚举顾名思义就是一一列举，把可能的取值一一列举。在之前的学习中也大致的提到过

1.枚举类型的定义

enum Color
{
    RED,
    GREEN,
    BLUE
};

就是这么定义的

第一个取值默认为0，后面依次递增1，当然，我们可以改变任何位置的值，后面依旧是依次递增1

2.枚举的优点

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

3.枚举的使用

只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。

enum Color//颜色
{
RED=1,
GREEN=2,
BLUE=4
};
enum Color clr = GREEN;//right
clr = 5; //error

三. 联合（共用体）

1.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同一块空间（所以联合也叫共用体）

例如

int main()
{
	union Un
	{
		char c;
		int i;
	};
	union Un un;
	printf("%p\n", &(un.i));
	printf("%p\n", &(un.c));
}

可以看到，两个成员的地址是相同的，这也就证实了成员是公用同一块空间的

2.联合的特点

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）

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

可以看到，在成员c改变时，i也会跟着改变