0基础C语言积跬步之自定义类型联合和枚举

kkeeper～2026-06-03 10:18

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一、联合体

1.1联合体类型的声明

1.2联合体的特点

1.3联合体的内存布局

1.4联合体大小的计算

1.5使用联合体节省空间

1.6联合体判断大小端

二、枚举类型

2.1枚举类型的声明

2.2枚举类型变量的创建

2.3枚举类型的优点

2.4枚举类型的使用

一、联合体

1.1联合体类型的声明

联合体的声明和结构体一样，只是名字的不同，联合体是union，例如：

cpp 复制代码 
union U
{
    // 成员共用同一块空间
    int a;
    char b;
    float c;
};

1.2联合体的特点

联合体的所有成员共用一块内存空间，修改一个成员，会覆盖掉其他成员，联合变量的大小，至少是最大成员的大小，因为要保证至少能放得下最大的那个成员

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
// 联合类型的声明
union Un
{
    char c;   // 1字节
    int i;    // 4字节
};
int main()
{
    // 联合变量的定义
    union Un un = {0};
    // 计算联合体变量的大小
    printf("%d\n", sizeof(un));
    return 0;
}

联合体union Un的成员中最大的成员int占4个字节，所以我们会至少开辟4个字节的空间给这个联合体

运行截图：

1.3联合体的内存布局

联合体在内存上的存储布局到底是怎样的呢？我们来看这一串代码：

cpp 复制代码 
#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;
}

运行截图：

可以看到 un.i 和 un.c 它们的地址是相同的，这说明它们的起始地址都一样，它们共用同一块内存空间，&un 取出的就是整个联合体的地址，数值上就是整个联合体的起始地址

我们再来看一段代码，从联合体中对成员的修改来分析联合体的内存布局：

cpp 复制代码 
#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;
}

我们来分析一下这串代码，假设我们的联合体成员是共用同一块内存空间的，un.i = 0x11223344，在VS中数据是以小端模式存储的，那么un.i在内存中存储的就是44332211，此时我们将un.c修改为0x55，c为char类型，修改也就是访问一个字节，如果它们共用同一块内存，那么将会将此联合体开辟空间的第一个字节的内容覆盖为0x55，会打印出11223355

我们来验证一下以上的分析是否正确，运行截图：

1.4联合体大小的计算

计算规则：

1.联合的大小至少是最大成员的大小

  1. 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
cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
union Un1
{
	char c[5];
	int i;
};
union Un2
{
	short c[7];
	int i;
};
int main()
{
	//下⾯输出的结果是什么？ 
	printf("%d\n", sizeof(union Un1));
	printf("%d\n", sizeof(union Un2));
	return 0;
}

Un1中：最大的成员大小为char c5，对齐数是1，占5个字节的大小，所以我们至少开辟了5个字节的空间，另外一个成员int i的对齐数是4，所以它们的最大对齐数是4，5个字节不是4的倍数，所以我们又开辟3个字节的空间，总共就开辟了8个字节的空间，8是最大对齐数4的倍数，符合规则printf("%d\n", sizeof(union Un1))的结果就为8

Un2中：最大的成员大小为short c7，对齐数是2，占14个字节的大小，所以我们至少开辟了14个字节的空间，另外一个成员int i的对齐数是4，所以它们的最大对齐数是4，14不是4的倍数，所以我们又开辟了两个字节的空间，总共就开辟了16个字节的空间，16是最大对齐数4的倍数，符合规则，printf("%d\n", sizeof(union Un2))的结果就为16

运行截图：

1.5使用联合体节省空间

如果我们想描述一种礼物，这个礼物可以是几类商品，例如图书、衣服等，它们共同拥有的性质是商品类型、库存量、价格，图书还拥有：书名、作者、页数；衣服还拥有：设计、可选颜色、可选尺寸

如果只用结构体去描述：

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;   //页数

    char design[30]; //设计
    int colors;      //颜色
    int sizes;       //尺寸
};

结构体是将所有这些信息都罗列出来，这样做的话就比较浪费空间，因为当我们想描述书本时，我们就不需要描述设计，颜色，尺寸，但这三个信息依然占用空间；而当我们想描述衣服时，我们也不需要描述书名，作者，页数，但这三个信息依然占用空间

我们来看看这个结构体具体占多少个字节的空间：

cpp 复制代码 
int main()
{
    printf("%zu\n", sizeof(struct gift_list));
    return 0;
}

运行截图：

如图所示，这个结构体大小占104个字节的空间

如果我们会采用联合体去改进：

cpp 复制代码 
// 礼品商品结构体
struct gift_list
{
    // ====================== 公共属性（所有商品都具备）======================
    int stock_number;    // 库存量
    double price;        // 价格
    int item_type;       // 商品类型标记：1=图书  2=衣服
    // ====================== 特殊属性（互斥使用，用联合体节省空间）======================
    // 联合体：同一时间只能存放一种商品的信息，共用同一块内存空间
    union p {
        //图书
        struct {
            char title[20];   // 书名
            char author[20];  // 作者
            int num_pages;    // 页数
        } book;
        // 衣服
        struct {
            char design[30];  // 设计图案
            int colors;       // 可选颜色数量
            int sizes;        // 可选尺码数量
        } shirt;
    } item;  // 联合体变量名：用于访问具体商品的属性
};

我们来看看用联合体改进后，结构体所占内存空间是多大：

cpp 复制代码 
int main()
{
    printf("%zd\n", sizeof(union p));
    printf("%zd\n", sizeof(struct gift_list));
    return 0;
}

运行截图：

只占用了64个字节的空间，所以用union联合体改进后，确实在一定程序上减少了内存的浪费

1.6联合体判断大小端

cpp 复制代码 
int check_sys()
{
	union
	{
		int i;
		char c;
	}un;
	un.i = 1;
	return un.c;//返回1是⼩端，返回0是⼤端 
}

因为联合体union中int i 和char c 共用同一块内存空间，开辟了四个字节的空间，将un.i=1，也就会将这四个字节的空间都使用，如果是大端存储的话，i中存的就是0x00000001，如果是小端存储的话，i中存的就是0x01000000，所以当我们返回un.c时，其实就是访问我们的第一个字节的内容，大端就会返回0x00，也就是char类型的0，小端就会返回0x01，也就是char类型的1

二、枚举类型

2.1枚举类型的声明

枚举类型，就是将一个事物所有可能的取值，都一一列举进去，枚举类型中存的是枚举常量，枚举常量是有数值的，默认从0开始，依次递增1

枚举类型的语法：

cpp 复制代码 
enum 枚举名
{
    枚举常量1,   // 默认从 0 开始
    枚举常量2,   // 1
    枚举常量3    // 2
};  //注意分号不能丢！！！

enum + 枚举名 构成一个枚举类型，可以把一个事物可能的取值一一列举进去，比如：一个商品类型中，可以有书，有衣服，有杯子，我们就可以这样去表示：

cpp 复制代码 
// 声明一个枚举类型：商品类型
enum ItemType
{
    BOOK,      // 0  书
    CLOTHES,   // 1  衣服
    MUG        // 2  杯子
}

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

比如：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
// 声明一个枚举类型：商品类型
enum ItemType
{
    BOOK ,      // 0  书
    CLOTHES = 9,   // 9  衣服
    MUG        // 10  杯子
};
int main()
{
    enum ItemType item1= BOOK;
    enum ItemType item2= CLOTHES;
    enum ItemType item3= MUG;
    printf("%d\n", item1);
    printf("%d\n", item2);
    printf("%d\n", item3);
    return 0;
}

正常来说，枚举类型成员的取值是默认从0开始的，但如果我们将中途一个枚举常量的值修改，那么余下的枚举常量的取值也会随之修改，后面的枚举常量会接着这个数继续往下一直 +1，比如上述代码中，我们将枚举常量CLOTHES的值修改为9，那么后面的取值将会从9开始递增，MUG的值就会变成9+1=10

运行截图：

2.2枚举类型变量的创建

比如枚举商品类型：

cpp 复制代码 
// 声明一个枚举类型：商品类型
enum ItemType
{
    BOOK,      // 0  书
    CLOTHES,   // 1  衣服
    MUG        // 2  杯子
}item1, item2;       //全局枚举变量
enum ItemType item3; //全局枚举变量
int main()
{
    enum ItemType item4; // 局部枚举变量
    return 0;
}

我们可以像结构体一样可以在声明的时候就定义好变量，如代码中的item1 和 item2

也可以单独创建变量，如在main函数外创建的全局枚举变量item3 和 在main函数内创建局部枚举变量item4

2.3枚举类型的优点

#define 也可以定义常变量，那为什么我们要使用枚举呢？

枚举的优点：

**1.**枚举可以一次性定义多个常量，但#define一次性只能定义一个常量，书写较为繁琐

**2.**代码可读性更强，一眼就能看懂代码的意思

3.#define定义常变量是纯替换文本，没有类型检查，但枚举有类型检查，比如：

cpp 复制代码 
#define BOOK 1
#define CLOTHES 2
#define MUG 3

int type;  //商品类型
type = 100;

用#define定义时，我们想创建一个表示商品类型的变量，当我们将不属于我们有的商品类型的数值赋值给type时，编译器不会报错，无类型检查，但如果是在枚举类型中，在我们的C++中，就会报错，例如以下代码：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
enum ItemType
{
	BOOK,
	CLOTHES,
	MUG
};
int main()
{
  enum ItemType item = 100;
}

编译器会报错：

**4.**枚举类型更便于调试，#define在预处理阶段会删除 #define 定义的符号

cpp 复制代码 
#define Max 100
#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = Max;
	return 0;
}

可以看到在调试时，我们的Max已经被替换成数字100了，我们调试时看不到这个100代表的含义，#define 定义的符号已经被删除，只能知道它的值是100

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
enum ItemType
{
	BOOK,
	CLOTHES,
	MUG
};
int main()
{
	enum ItemType item=BOOK;
}

可以看到，在调试的时候，依然能看到item的值是BOOK，它代表的含义就是书，含义清晰，更加方便调试，让调试者知道这个值代表的含义，而不是单纯一串数字，其他人看到后会蒙

使用枚举时，调试器可以直接显示变量的值是 BOOK，我们一眼就能看懂它代表 "书"，含义非常清晰。 而 #define 定义的常量在预处理阶段就被替换成了数字，调试时只能看到 0、1 这种冷冰冰的数字，不知道含义，让人看得发蒙。

所以，枚举大大方便了调试，代码可读性更强

**5.**枚举是受作用域限制的，枚举声明在函数内，就只能在函数内使用，更加安全； #define 没有作用域，在整个程序中通用，容易产生冲突。

就比如你定义 #define BOOK 0，别人也定义 #define BOOK 100，后面的直接覆盖前面的，程序莫名其妙出错，还找不到原因

总结：枚举类型的五大优点

**1.**枚举可以一次性定义多个常量，但#define一次性只能定义一个常量，书写较为繁琐

**2.**代码可读性更强，一眼就能看懂代码的意思

3.#define定义常变量是纯替换文本，没有类型检查，但枚举有类型检查

**4.**枚举类型更便于调试，#define在预处理阶段会删除 #define 定义的符号

**5.**枚举是受作用域限制的，枚举声明在函数内，就只能在函数内使用，更加安全； #define 没有作用域，在整个程序中通用，容易产生冲突。

2.4枚举类型的使用

枚举类型一般和switch一起使用，下面我们来看看具体使用方法：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
// 1. 定义枚举
typedef enum {
    BOOK,
    CLOTHES,
    MUG
} ItemType;
// 2. 你写的函数
void printType(ItemType t)
{
    switch (t)
    {
    case BOOK: printf("书籍\n"); break;
    case CLOTHES: printf("衣服\n"); break;
    case MUG: printf("杯子\n"); break;
    }
}
// 3. 主函数使用
int main()
{
    ItemType a = BOOK;   // 变量 a 是书
    ItemType b = CLOTHES;// 变量 b 是衣服
    printType(a);  // 打印 书
    printType(b);  // 打印 衣服
    printType(MUG);  // 打印 书
    return 0;
}

当我们有了枚举类型之后，我们在switch语句中用case语句时，我们就不用用数字0,1,2来表示我们所想表示的事物，比如BOOK，CLOTHES等，但有了枚举之后，我们就可以直接写case BOOK，case CLOTHES这种代码清晰易懂，一目了然，不会像数字一样让人懵，这也是C 语言枚举存在最主要的目的

运行截图：

感谢大家的观看，新人求互三，关注我必回关！下章见！

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