C语言:联合和枚举

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;

........

};

cpp 复制代码
//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。

cpp 复制代码
#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;
}

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。

cpp 复制代码
#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;
}

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。

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:

cpp 复制代码
#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;
}

结构体:

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

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

cpp 复制代码
#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

cpp 复制代码
struct S
{
 char c;
 int i;
};
struct S s = {0};
cpp 复制代码
union Un
{
 char c;
 int i;
};
union Un un = {0};

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:

cpp 复制代码
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。

cpp 复制代码
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

cpp 复制代码
#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。

cpp 复制代码
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。
cpp 复制代码
#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.

cpp 复制代码
#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

cpp 复制代码
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

cpp 复制代码
#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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