初识C语言13.自定义类型（联合体与枚举）

前言：

一、联合体（Union）：共享内存的"多面手"

[1.1 联合体的声明](#1.1 联合体的声明)

[1.2 联合体的核心特点：内存共享](#1.2 联合体的核心特点：内存共享)

[1.3 联合体大小的计算](#1.3 联合体大小的计算)

[1.4 联合体的实际应用](#1.4 联合体的实际应用)

二、枚举（Enum）：给常量起"名字"

[2.1 枚举类型的声明](#2.1 枚举类型的声明)

[2.2 枚举的核心优点](#2.2 枚举的核心优点)

前言：

在C语言的自定义类型中，联合体（Union）和枚举（Enum）是两种灵活且实用的工具，它们既能优化内存使用，也能让代码更具可读性。下面我们逐一解析这两种类型的核心知识

一、联合体（Union）：共享内存的"多面手"

1.1 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。

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。

复制代码

// 联合体的声明
union MyUnion {
    char c;      // 成员1：字符型
    int i;       // 成员2：整型
    float f;     // 成员3：浮点型
};

关键字是 union ，后接联合体名（如 MyUnion ），大括号内是成员列表。
定义变量时，可直接在声明后加变量名： union MyUnion u1; ，也可通过 typedef 简化：

typedef union MyUnion {
char c;
int i;
} MyUnion;
MyUnion u2; // 直接用MyUnion定义变量

1.2 联合体的核心特点：内存共享

与结构体（成员各自占用独立内存）不同，联合体的所有成员共享同一块内存空间，这是它最关键的特性：

同一时间，只能使用其中一个成员（若修改一个成员，其他成员的值会被覆盖）。
联合体的内存大小，由最大的成员大小决定（同时需满足内存对齐规则，见下文"大小计算"）。

//代码1
#include <stdio.h>
//联合类型的声明
union Un
{
char c;
int i;
};
int main()
{
//联合变量的定义
union Un un = {0};
// 下⾯输出的结果是⼀样的吗？
printf("%p\n", &(un.i));
printf("%p\n", &(un.c));
printf("%p\n", &un);
return 0;
}

输出结果：

复制代码

001AF85C
001AF85C
001AF85C

//代码2
#include <stdio.h>
//联合类型的声明
union Un
{
char c;
int i;
};
int main()
{
//联合变量的定义
union Un un = {0};
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%x\n", un.i);
return 0;
}

输出结果：

复制代码

11223355

代码1输出的三个地址⼀模⼀样，代码2的输出，我们发现将i的第4个字节的内容修改为55了。我们仔细分析就可以画出，un的内存布局图。

1.3 联合体大小的计算

联合体的大小需满足两个规则：

至少容纳最大的成员：大小 ≥ 最大成员的字节数；
满足内存对齐：大小是"联合体中最大基本类型成员的对齐数"的整数倍。

union SizeDemo {
char arr[5]; // 大小5字节（基本类型是char，对齐数1）
int num; // 大小4字节（基本类型是int，对齐数4）
};

最大成员是 arr $5$ （5字节）；
最大基本类型对齐数是 int 的4字节；
因此联合体大小需是4的整数倍，且≥5 → 最终大小是8字节。

1.4 联合体的实际应用

联合体的核心价值是节省内存，常见场景：

存储不同类型但互斥的数据：比如一个变量"要么是字符，要么是整数"，用联合体可避免额外内存开销；
类型转换（谨慎使用）：利用内存共享特性，可实现不同类型的"强制转换"（但需注意平台的字节序）：

union Convert {
int i;
char c[4];
};
union Convert u;
u.i = 0x12345678;
// 在小端序系统中，c[0]是0x78，c[1]是0x56，以此类推

二、枚举（Enum）：给常量起"名字"

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个有月，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

复制代码

enum Day//星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
}

枚举是一种将一组常量命名的自定义类型，关键字是 enum ，用于替代无意义的数字常量

复制代码

// 枚举的声明：表示"星期"的常量
enum Week {
    Mon,    // 默认值0
    Tue,    // 默认值1
    Wed,    // 默认值2
    Thu,    // 默认值3
    Fri,    // 默认值4
    Sat,    // 默认值5
    Sun     // 默认值6
};

大括号内是"枚举常量"（如 Mon 、 Tue ），默认从 0 开始依次递增；
也可手动指定枚举常量的值：

enum Week {
Mon = 1, // Mon=1
Tue, // Tue=2（自动递增）
Wed = 5, // Wed=5
Thu // Thu=6（自动递增）
};

2.2 枚举的核心优点

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：

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
简化维护：若需修改常量值，只需改枚举声明，无需逐个修改代码中的数字。

2.3枚举的实际使用

定义枚举变量后，可直接赋值枚举常量：

复制代码

enum Week today;
today = Wed;  // 合法：赋值枚举常量
// today = 10;  // 不推荐：部分编译器会警告（类型不匹配）

也可通过 typedef 简化类型名：

复制代码

typedef enum Week {
    Mon, Tue, Wed
} Week;
Week tomorrow = Tue;

三、联合体与结构体的对比

为了更清晰区分，我们用表格对比联合体和结构体：

特性联合体（Union）结构体（Struct）

内存分配所有成员共享同一块内存每个成员占用独立内存，总大小是成员之和（+对齐）

成员使用同一时间只能用一个成员可同时使用所有成员

大小计算由最大成员决定（+对齐）成员大小之和（+对齐）

典型场景互斥数据的存储、节省内存不同属性的组合存储（如"学生"的姓名、年龄）

总结

联合体和枚举是C语言中"轻量级"的自定义类型：

联合体通过内存共享实现了内存优化，适合存储互斥的数据；
枚举通过给常量命名提升了代码的可读性与可维护性。

合理使用这两种类型，能让C语言代码更高效、更易读。