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之前我们讲过了自定义类型:结构体,今天我们来讲自定义类型:联合和枚举。
1.联合体
1.1联合体的声明
像结构体一样,联合体也是由一个或多个成员变量构成,这些成员可以是不同的类型。
但是需要注意的一点是:编译器只为联合体中最大的成员分配足够大的内存空间。故联合体的所有成员公用同一块内存空间,所以联合体也叫做共用体。当联合体中一个成员变量发生变化时,其他成员变量也会跟着改变。
联合体的声明如下:
与结构体类似,这里就不在过多赘述。
那么当时将结构体时,我们学习了结构体的内存对齐,那么这个联合体所占内存又是多少呢?
运行上段代码,结果是4,也就是说上面的联合体u占4个字节的内存空间 。这也侧面说明了联合体中成员变量公用一块内存空间。那么是不是联合体的大小就是最大成员变量所占的内存空间?我们先留下这个小问题,下文再讲。
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)。
既然联合体的成员公用一块内存空间,那么它们的地址相同吗?它又有什么特点呢?我们来看下面两段代码:
代码一:
运行代码我们发现,联合体u和它的成员变量c,i的地址完全相同,这也说明了它们公用一块内存空间。大致示意图如下所示:
了解了联合体成员变量在内存中的存储方式后,我们再来看下面一段代码。
代码二:
那么这段代码的运行结果又是什么呢?
运行代码,我们发现**结果是0x11223355。**这又是为什么呢?
将这个之前我们要先来学习一下大小端
大小端
对于这段代码:
调试一下,结果如下图所示:
**我们发现a的值在内存中是倒着存储的,**这是为什么呢?这就涉及到大小端。
什么是大小端?
其实超过⼀个字节的数据在内存中存储的时候,就有存储顺序的问题,按照不同的存储顺序,我们分
为⼤端字节序存储和⼩端字节序存储,下⾯是具体的概念:
⼤端(存储)模式:是指数据的低位字节内容保存在内存的⾼地址处,⽽数据的⾼位字节内容,保存
在内存的低地址处。
⼩端(存储)模式:是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处,⽽数据的⾼位字节内容,保存
在内存的⾼地址处。
上述概念需要记住,⽅便分辨⼤⼩端。
为什么有大小端?
这是因为在计算机系统中,我们是以字节为单位的,每个地址单元都对应着⼀个字节,⼀个字节为8bit位,但是在C语⾔中除了8bit的 char 之外,还有16bit的 short 型,32bit的 long 型(要看
具体的编译器),另外,对于位数⼤于8位的处理器,例如16位或者32位的处理器,由于寄存器宽度⼤于⼀个字节,那么必然存在着⼀个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了⼤端存储模式和⼩端存储模式。
例如:⼀个 16bit 的 short 型 x ,在内存中的地址为 0x0010 , x 的值为 0x1122 ,那么
0x11 为⾼字节, 0x22 为低字节。对于⼤端模式,就将 0x11 放在低地址中,即 0x0010 中,
0x22 放在⾼地址中,即 0x0011 中。⼩端模式,刚好相反。我们常⽤的 X86 结构是⼩端模式,⽽
KEIL C51 则为⼤端模式。很多的ARM,DSP都为⼩端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是⼤端模式还是⼩端模式。
这里了解一下即可,不必过于深究。
那么既然我们学习了大小端,上面代码二就迎刃而解了,示意图如下:
1.3结构体和联合体的对比
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。
那么它俩的大小各自是多少呢?
对于结构体s来说,大小为1+3+4=8字节(涉及到结构体内存对齐的知识,我们之前讲过),而un的话为4个字节,示意图如下:
1.4联合体大小的计算
联合体大小计算遵循一下两条规则:
1.联合体的大小至少是最大成员的大小
2.当最⼤成员⼤⼩不是最⼤对⻬数的整数倍的时候,就要对⻬到最⼤对⻬数的整数倍。
知道了这个规则,我们来计算一下下面的联合体大小:
对于Un1,c[5]占5个字节,而i占4个字节,根据第一条,先暂定联合体大小为5,此时,Un1的最大对齐数是5,根据第二跳规则,所以联合体大小为8。
Un2的分析结果根Un1大同小异,不在赘述,结果是16。
1.5联合体的一个应用
我们既然上面学习了大小端,那么现在让我们写一个程序判断当前机器是大端还是小端,我们该怎么写呢?
大端和小端的区别就在于地地址存放的内容不一样,所以我们可以创建int a=1,然后想办法拿出a的低地址的数据看看是不是1,如果是1就是小端,是0就是大端。
思路示意图如下:
有了这个思路,我们可以写出如下的代码:
输出结果无误,为小端。
那么还有没有别的方法呢?既然我们已经学习了联合体,是否能用联合体进行判断呢?
我们对这个联合体中**i赋值为1,**在打印出c的值,c取值无非两种情况:小端为1,大端为0,同样也达到了判断大小端的目的,代码如下:
运行结果无误。
2.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。
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。
2.2枚举类型的优点
为什么使⽤枚举?
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
2.3枚举类型的使用
这就是枚举类型的简单使用。了解即可。