一. 联合体
1.联合体的声明
- 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
//联合体类型
union S
{
char c;
int i;
};
2.联合体的特点和大小计算
- 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。
- 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。
- 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
#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
#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
#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
#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
#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
struct S
{
char c;
int i;
};
struct S s = {0};
cpp
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
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
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
#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:
- 一周的星期一到星期日是有限的7天
- 三原色
- 性别有:男、女、保密
这些数据的表示就可以使用枚举了。
cpp
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
#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
#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:
- 增加代码的可读性和可维护性
- 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查,更加严谨。
- 便于调试,预处理阶段会删除 #define 定义的符号
- 使用方便,一次可以定义多个常量
- 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
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
#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;
}