自定义类型:联合和枚举

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1.联合体

1.1联合体的声明

1.2联合体的特点

代码一:

代码二:

大小端

什么是大小端?

为什么有大小端?

1.3结构体和联合体的对比

1.4联合体大小的计算

1.5联合体的一个应用

2.枚举类型

2.1枚举类型的声明

2.2枚举类型的优点

2.3枚举类型的使用


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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。

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