22-联合体与枚举

一、 联合体

1.1 定义和特点

联合体（Union）与结构体（Struct）在语法上非常相似，但它们在内存布局和使用方式上有显著的不同：

• 结构体：每个成员都有独立的内存空间，各成员可以同时存在，互不影响。
• 联合体：所有成员共享同一个内存空间，任意时刻只有一个成员是有效的。

联合体的每个成员公用同一个内存空间，因此也被称为共同体。联合体的尺寸取决于其最宽的成员。

1.2 语法

union 联合体标签 {
    成员1;
    成员2;
    成员3;
    // 其他成员
};

1.3 示例

#include <stdio.h>

union node {
    int i;
    char c;
    short s;
    double d;
};

int main(int argc, char const *argv[]) {
    union node data;

    printf("size: %ld\n", sizeof(data));
    printf("i: %p\n", &data.i);
    printf("c: %p\n", &data.c);
    printf("s: %p\n", &data.s);
    printf("d: %p\n", &data.d);

    return 0;
}

空间：

输出：

注意事项：

1. 联合体的尺寸取决于其最宽的成员。
2. 联合体中所有成员的内存地址（首地址）是相同的。
3. 任意时刻，只有一个成员是有效的，给某个成员赋值会使其他成员失效。

1.4 联合体的使用

联合体一般较少使用，更多时候是作为结构体的一部分，用来描述互斥的数据。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

typedef struct demo {
    char Name[32];
    union {
        char Type;   // S 学生, T 老师, F 打饭阿姨, Q 清洁工
        float num;   // 成绩
        int i;       // 手抖值
        char c;      // 清洁能力
    } stat;
} Node;

int main(int argc, char const *argv[]) {
    Node data[3];

    // 清洁工
    strncpy(data[0].Name, "Even", 32);
    data[0].stat.Type = 'Q';
    data[0].stat.c = 'A';

    // 学生
    strncpy(data[1].Name, "Jacy", 32);
    data[1].stat.Type = 'S';
    data[1].stat.num = 13.86;

    // 打饭阿姨
    strncpy(data[2].Name, "CuiHua", 32);
    data[2].stat.Type = 'F';
    data[2].stat.i = 13;

    for (size_t i = 0; i < 3; i++) {
        switch (data[i].stat.Type) {
            case 'Q':
                printf("当前输出为清洁工：\n名字：%s\t人猿类型:%c\t清洁能力：%c\n",
                       data[i].Name, data[i].stat.Type, data[i].stat.c);
                break;
            case 'S':
                printf("当前输出为学生：\n名字：%s\t人猿类型:%c\t学习能力：%f\n",
                       data[i].Name, data[i].stat.Type, data[i].stat.num);
                break;
            case 'F':
                printf("当前输出为打饭阿姨：\n名字：%s\t人猿类型:%c\t抖肉能力：%d\n",
                       data[i].Name, data[i].stat.Type, data[i].stat.i);
                break;
        }
    }

    return 0;
}

1.5 联合体的使用：检查系统的字节序

可以使用联合体来检查系统是大端（Big-endian）还是小端（Little-endian）：
小端序：

#include <stdio.h>

int check_endianness() {
    union {
        int i;
        char c[sizeof(int)];
    } u;
    u.i = 1;
    return u.c[0] == 1;
}

int main() {
    if (check_endianness()) {
        printf("Little-endian\n");
    } else {
        printf("Big-endian\n");
    }
    return 0;
}

或者是：

二、 枚举

2.1 定义和特点

枚举（Enumeration）是一种特殊的整型变量，枚举常量列表定义了一组有意义的整型常量。枚举本质上一种范围受到限制的整型，比我们可以使用 0 - 3 表示4种状态（比如某个硬件的状态:打开、运行、暂停、关闭）

2.2 语法

enum 枚举标签 { 常量1, 常量2, 常量3, 常量4 };

示例：

#include <stdio.h>

enum MIC { open, run, stop, close };

int main(int argc, char const *argv[]) {
    enum MIC stat = run;

    switch (stat) {
        case open:
            printf("麦克风状态为打开：%d\n", open);
            break;
        case run:
            printf("麦克风状态为运行中：%d\n", run);
            break;
        case stop:
            printf("麦克风状态为暂停：%d\n", stop);
            break;
        case close:
            printf("麦克风状态为关闭：%d\n", close);
            break;
    }
    return 0;
}

2.3 枚举常量的值可以手动修改

enum MIC { open, run = 5, stop, close };

注意：

• 枚举常量默认从0开始，后续常量依次递增。
• 枚举的本质是整型，可以进行所有整型操作。
• 枚举提高了代码的可读性和可维护性。