C语言：联合和枚举

news2024/11/15 10:42:29

一. 联合体

1.联合体的声明

1. 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。

union 

{

  成员1；

  成员2；

  ........

};


//联合体类型
union S
{
	char c;
	int i;
};

2.联合体的特点和大小计算

  1. 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。
  2. 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。
  3. 给联合体其中一个成员赋值，其他成员的值也跟着变化。

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）。

我们先来看一段代码求联合体各个成员的地址。

#include <stdio.h>

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

2458770f777f40ad9c57b7332d476372.png

我们发现各个成员的地址和联合体的地址是一样的，这样其实我们就可以知道联合的成员是共用同一块内存空间的，但是如果他们公用一块内存空间，如果这是我们给i进行赋值后，再给c进行赋值，我们会不会将i的值改变呢？让我们看下面这段代码。

#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;
}

75317d100c7e4f02b0d747bd5d0d2ee7.png 我们给i赋16进制的地址11223344，给c赋16进制的地址55，正常来说如果我们打印i的地址，他应该打印11223344，但是我们最后却打印的是11223355.这是因为联合的成员是共用同一块内存空间的，如果我们给第一个成员赋完值之后，再给第二个成员赋值，第二个成员就会将第一个成员的首地址改变，所以其实在调用联合体的时候，我们只能初始化一个成员。

1cc6dd384a4642b1af718466deec50ea.png

总结：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。

我们来对比一下结构体和联合体在相同成员的情况下，他们的大小。

联合体：

#include <stdio.h>
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;
}

bc018d42a23e4ab9aeb9b2c890843257.png

结构体： 

#include <stdio.h>
struct Un
{
	char c;
	int i;
};
int main()
{
	struct Un un = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(un));
	return 0;
}

dd80885b640d424cb2a423c3ba27acc8.png

我们发现联合体的大小为4，而结构体的大小为8，这是因为联合体只为最大的成员分配足够的内存空间。而int为联合体的最大成员为4个字节，同时最大对齐数为4，4为4的整数倍，所以联合体大小为4。

看一段例题


#include <stdio.h>
union Un1
{
	char c[5];
	int i;
};
union Un2
{
	short c[7];
	int i;
};
int main()
{

	printf("%d\n", sizeof(union Un1));
	printf("%d\n", sizeof(union Un2));
	return 0;
}

 

 

 

 

 根据规则我们知道联合的大小至少是最大成员的大小，并且计算联合体的大小要根据对齐数来计算，对于char c[5]大小为5，int i大小为4，所以char c[5]为最大成员，而char类型的大小为1，int 类型的大小为4，而char和int 的最大对齐数应为4，我们得到的5，并不是最大对齐数的整数倍，所以我们要往下找，直到找到8，发现为4的整数倍，所以Un1的大小为8.

同理，short c[7]为最大成员，大小为14，而char类型的大小为1，int 类型的大小为4，而char和int 的最大对齐数应为4我们得到的14，并不是最大对齐数的整数倍，往下找，直到找到16，发现为4的整数倍，所以Un2的大小为16.

 3.相同成员的结构体和联合体对比

对于有相同成员的结构体和联合体来说，联合体是相对于与结构体更加的节省空间

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

 93f4a9c2a2c04e078f1bd3607fb99856.png

我们可以看一下下面的实际例子

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。

除了这三个公共信息外，三种商品还有各自的其他信息 。

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
};

虽然，使用起来是完全可以的但是他却浪费了不必要的空间，而如果我们使用联合体的话，我们会节省一大部分的空间。

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;
};

对于这段代码，我们先将公共信息放在结构体中，然后再创建一个联合体，并将各个商品特殊的信息，用结构体的形式放入联合体中，这样我们发现我们会节省一大部分的空间，因为再联合体中会将所有的成员放在同一内存空间中。下面让我们来测试一下这两个代码的大小吧

#include<stdio.h>
struct gift_list1
{
	//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
};
struct gift_list2
{
	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;
};
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct gift_list1));
	printf("%d\n", sizeof(struct gift_list2));
	return 0;
}

我们发现的确节省了大部分的空间。

二. 枚举类型

1.枚举类型的声明

enum

{

  成员1，  //注意这里为（，）

  成员2，

  ........

};

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：

  1. 一周的星期一到星期日是有限的7天
  2. 三原色
  3. 性别有：男、女、保密

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

 如果我们给赋初值他就会从初值的数开始往下加1.

#include<stdio.h>
enum Color//颜⾊
{
	RED,
	GREEN=6,
	BLUE
};
int main()
{
	printf("%d\n", RED);
	printf("%d\n", GREEN);
	printf("%d\n", BLUE);
	return 0;
}

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 

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

我们来做一道体打印三原色

#include<stdio.h>
enum Color
{
	RED,
	GREEN,
	BLUE
};

int main()
{
	enum Color n;
	printf("请输入数字0为红，1为绿，2为蓝：");
	scanf("%d", &n);
	switch (n)
	{
	case RED:
		printf("红\n");
		break;
	case GREEN:
		printf("绿\n");
		break;
	case BLUE:
		printf("蓝\n");
		break;
	}
	return 0;
}

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