自定义类型进阶：联合与枚举

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文章目录

一.联合体（共用体）
二.枚举类型
🎯总结
⚠️易错点

本篇文章将学习联合体（共用体）、枚举类型，包含声明语法、特点、大小计算、使用场景、优点与实战等，全程高能，不容错过！！！

前言

在C语言的自定义类型体系中，结构体用于多成员独立封装、共存使用，联合体用于多成员共享同一块内存、互斥使用，枚举则用于将一组固定取值一一列举、规范常量定义。三者分别面向"组合""复用""命名"三大场景，是构建复杂程序、优化内存、提升代码可读性的必备工具。本篇文章将带领大家从基础语法、底层原理、实战用途等多方面学习探讨，帮助大家能够熟练掌握联合与枚举

一.联合体（共用体）

联合体也叫共用体 ，关键字为 union

联合体和结构体一样可以包含多个不同类型成员，但所有成员共用同一块内存空间，同一时间只能有效使用一个成员。

1.1联合体类型的声明

举个例子：

c 复制代码

union Un
{
	char c;
	int i;
};

🧐分析：要用 union 定义联合类型；联合体成员可以是任意合法数据类型；所有成员共用起始地址，内存重叠

1.2如何使用联合体

举例（计算联合体变量的大小）：

c 复制代码

#include <stdio.h>

union Un
{
	char c;
	int i;
};

int main()
{
	union Un un = {0};
	printf("%d\n", sizeof(un));
	
	return 0;
}

🧐分析：首先定义联合变量 un，初始化为 0；其中联合体大小至少是最大成员的大小 ；比如上面代码中最大成员为 int，占 4 字节，故输出 4

1.3特点

联合的成员共用同一块内存空间

一个联合变量的大小至少是最大成员的大小

对一个成员赋值，会覆盖其他成员的数据（互斥使用）

例如（观察下面 un.i、un.c、un 三个地址）：

c 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;
}

运行结果：

我们可以看到三个地址输出完全相同 ，所以可以证明联合体变量、成员起始地址完全一致

我们进一步分析，将上面的代码修改一下，给 int i赋值，修改 char c 最后再打印 un.i ，看看会发生什么，如下所示：

c 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;
}

运行结果：

🧐分析：给 i 赋值后，再修改 c，i 的最低字节被改为 0x55；最后输出结果为11223355，证明内存共用、数据相互覆盖

1.4与相同成员结构体的对比

例如：

c 复制代码

struct S
{
	char c;
	int i;
};

union Un
{
	char c;
	int i;
};

🧐分析：
结构体 ：成员独立存放，有内存对齐，总大小更大
联合体：成员共用内存，无重叠浪费，总大小更小

总结：

结构体适合同时使用多个成员 ，联合适合只使用一个成员

1.5联合体大小的计算

计算规则：

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时，要对齐到最大对齐数的整数倍

如下所示：

c 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;
}

运行结果：

🧐分析：

Un1：最大成员 char[5](5)，最大对齐数 4 --> 对齐到 8

Un2：最大成员 short[7](14)，最大对齐数 4 --> 对齐到 16

1.6判断机器大小端（利用联合体）

1.6.1什么是机器大小端：

大小端，是计算机在内存中存储多字节数据的两种顺序规则，只对超过1字节的数（int、short、float、指针等）有意义，单字节数据不存在大小端问题

小端：低字节存低地址，高字节存高地址（低 --> 高）
大端：高字节存低地址，低字节存高地址（高 --> 低）

1.6.2实战

判断当前机器是大端存储还是小端存储（设置返回1为小端，返回0为大端）

c 复制代码

int check_sys()
{
	union
	{
		int i;
		char c;
	}un;

	un.i = 1;
	return un.c;
}

🧐分析：

小端：低字节存低地址 --> c = 1

大端：高字节存低地址 --> c = 0

总结：

利用联合体共用内存特性，最简判断大小端

二.枚举类型

枚举就是一一列举，把一个变量所有可能的取值列出来，用名字代表整数，让代码更清晰

2.1枚举类型的声明

例如：

c 复制代码

// 星期
enum Day
{
	Mon,//0
	Tues,//1
	Wed,//2
	Thur,//3
	Fri,//4
	Sat,//5
	Sun//7
};
// 颜色
enum Color
{
	RED,//0
	GREEN,//1
	BLUE//2
};

🧐分析：其中 enum 是枚举关键字；{ } 内为枚举常量 ，是可能的取值；而且默认从 0 开始，依次递增 1

2.2枚举常量赋初值

举例（以上面颜色为例）：

c 复制代码

enum Color
{
	RED = 2,
	GREEN = 4,
	BLUE = 8
};

🧐分析：我们可以手动指定枚举常量的值；其中未指定的成员，会从上一个值继续 +1

2.3优点

增强代码可读性与可维护性：用名字代替魔法数字。

有类型检查 ，比 #define 更严谨安全。

便于调试 ：#define 预处理会消失，枚举保留符号。

使用方便：一次可定义多个常量。

遵循作用域：枚举在函数内就只在函数内有效

2.4如何使用枚举

同样以颜色为例：

c 复制代码

enum Color
{
	RED = 1,
	GREEN = 2,
	BLUE = 4
};

int main()
{
	enum Color clr = GREEN;

	return 0;
}

🧐分析：在这里枚举变量建议只用枚举常量赋值；在C语言可赋整数，但在C++禁止，类型检查更严格

🎯总结

联合体（union）：

成员共用同一块内存，同一时间只用一个成员
大小 = 最大成员大小 + 内存对齐
典型用途：节省内存、大小端判断、协议解析

枚举（enum）：

将固定取值一一列举，用名字表示常量
默认从 0 开始递增，可手动赋值
比 #define 更规范、更安全、更易维护

⚠️易错点

混淆结构体与联合体：结构体独立存，联合体共用存
计算联合体大小时忘记内存对齐
误以为枚举可以随便用整数赋值（C++不行）
大小端判断程序逻辑错误，未正确使用联合特性
对联合体成员同时赋值、读取，导致数据错误
匿名联合体或匿名枚举使用时被编译器视为不同类型

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