【C语言】一篇文章深入解析联合体和枚举且和结构体的区别
文章目录
- 📝前言
- 🌠 联合体类型的声明
- 🌉联合体的特点
- 🌠相同成员的结构体和联合体对⽐
- 🌉联合体⼤⼩的计算
- 🌠联合体应用
- 🌉枚举类型的声明
- 🌠枚举类型的优点
- 🌉 枚举类型的使⽤
- 🚩总结
📝前言
联合体（union）是允许一个变量通过不同的接口访问内存的一种数据类型，表示一个变量可以存储不同类型的值，而枚举是使用enum关键字定义一组相关且互斥的整形常量集合。本章阿森将和你学习联合体类型的声明，特点，有关大小的计算，还有枚举类型的声明，优点和使用。文章干货满满！学习起来吧😃！
🌠 联合体类型的声明
同结构体一样，声明结构体类型需要使用struct关键字，联合体则用union关键字。
- 包含对象名的声明方式：
union 联合体名 { 类型 成员1; 类型 成员2; ... 类型 成员n; }对象名;- 代码理解：
#include union S { char c; int a; }s1; int main() { s1.c = 'a'; printf("%c\n", s1.c); s1.a = 10; printf("%d\n", s1.a); return 0; }代码运行：
- 不包含对象名的声明格式：
union 类型名 { 类型 成员1; 类型 成员2; ... 类型 成员n; };- 代码实现：
#include union S { char c; int a; }; int main() { union S s2; s2.c = 'b'; printf("%c\n", s2.c); s2.a = 20; printf("%d\n", s2.a); return 0; }运行：
🌉联合体的特点
- 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。
例如：
union u { char c; int u; }; int main() { union u uu; printf("联合体uu的大小为%zd\n", sizeof(uu)); printf(" (uu)地址为%p\n", &uu); printf("&(uu.c)地址为%p\n", &(uu.c)); printf("&(uu.u)地址为%p\n", &(uu.u)); return 0; }输出：
图解：
- 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）。
//联合类型的声明 union u { char c; int i; }; int main() { //联合变量的定义 union u uu = { 0 }; un.i = 0x11223344; un.c = 0x55; printf("%x\n", uu.i); return 0; }输出：
图解：
union定义了int和char两个成员，共享同一块内存空间，int类型占4个字节，低地址在前，高地址在后，char类型只占1个字节，存储在int的低地址字节。当执行：uu.i = 0x11223344时，此时int的4个字节分别存储如图，然后执行： uu.c = 0x55，由于VS是小端存储，低字节放在低地址处，char只占1个字节，它会覆盖int低地址的那个字节。所以int原来低地址字节0x44被覆盖为0x55。
🌠相同成员的结构体和联合体对⽐
结构体和联合体的主要区别在于：
- 结构体中每个成员占用自己独立的内存空间，可以同时访问每个成员。
- 联合体中所有成员共享同一块内存空间，只能同时访问其中一个成员。
-
内存布局：
结构体中每个成员都有固定的偏移地址，占用独立的内存空间。
联合体中所有成员共享同一块内存，没有偏移地址，只能使用一个成员。
-
访问成员：
结构体可以同时读取各个成员的值。
联合体只能访问当前使用的成员，其他成员的值将被覆盖。
-
大小：
结构体的大小是所有成员大小的和。
联合体的大小至少是最大成员的大小。
- 结构体：
struct S { char c; int i; }; struct S s = {0};- 联合体：
union u { char c; int i; }; union u uu = { 0 };图解对比：
结构体S占用char + int+有可能开辟浪费的空间大小的内存，可以独立访问c和i，联合体u只占用int大小的内存，访问c或i时值会覆盖，结构体各成员独立，联合体成员共享同一内存空间。
🌉联合体⼤⼩的计算
点击可以查看结构体的内存对齐规则——>【C语言】自定义类型：结构体深入解析（二）结构体内存对齐&&宏offsetof计算偏移量&&结构体传参
联合体大小计算规则：
- 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⻬数的整数倍的时候，就要对⻬到最⼤对⻬数的整数倍。
- 来代码理解：
union Un1 { char c[5]; int i; }; union Un2 { short c[7]; int i; }; int main() { printf("%zd\n", sizeof(union Un1));//8 printf("%zd\n", sizeof(union Un2));//16 return 0; }运行：
图解分析：
首先看union Un1如果联合体的大小是最大成员的最大成员的的大小，在联合体union Un1中，char[5]的大小理应是5，那计算的结果不是5。为什么是8呢？这是因为它完成了对齐的操作，如果是数组，是按元素类型大小来算他的对齐数的。char 元素的类型大小是1，VS默认对齐数是8，对齐数是8，i 的大小是4，VS默认对齐数是8，对齐数是4，接下来（4>1）整个联合体的对齐数是4，根据当最⼤成员⼤⼩不是最⼤对⻬数的整数倍的时候，就要对⻬到最⼤对⻬数的整数倍。此时最大成员大小是数组char [5]大小为5,5不是4的整数倍，8（4*2）是4的整数倍。是不是真的是这样呢？会不会是偶然呢？
接下来我们看第二组：union Un2首先short c[7]是数组，总大小为14，然后由于数组是按照元素的类型大小来算对齐数，类型为short类型大小为2，VS默认对齐数为8，对齐数为2（2【C语言】自定义类型：结构体深入解析（二）结构体内存对齐&&宏offsetof计算偏移量&&结构体传参
🌠联合体应用
使⽤联合体是可以节省空间的：
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。
图书：书名、作者、⻚数
杯⼦：设计
衬衫：设计、可选颜⾊、可选尺⼨
结构体表示：
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 };上述的结构其实设计的很简单，⽤起来也⽅便，但是结构的设计中包含了所有礼品的各种属性，这样使得结构体的⼤⼩就会偏⼤，⽐较浪费内存。因为对于礼品兑换单中的商品来说，只有部分属性信息是常⽤的。⽐如：商品是图书，就不需要design、colors、sizes。
所以我们就可以把公共属性单独写出来，剩余属于各种商品本⾝的属性使⽤联合体起来，这样就可以介绍所需的内存空间，⼀定程度上节省了内存。
联合体应用：
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; };练习：写⼀个程序，判断当前机器是⼤端？还是⼩端？
- 第一种方法：
int check_sys() { int n = 1;//01 00 00 00 00 00 00 01 return *(char*)&n; } int main() { int ret = check_sys(); if (ret == 1) printf("小端\n"); else printf("大端\n"); return 0; }VS运行：
- 第二种联合体巧妙方法：
int check_sys() { union { char c; int i; }u; u.i = 1; return u.c;//返回1是⼩端，返回0是⼤端 }VS运行：
小端
图解：
大端存储：是指数据的低位字节内容保存在内存的高地址处，而数据的高位位字节内容，保存在内存的低地址处。
小端存储：是指数据的低位字节内容保存在内存的低地址处，而数据的高位字节内容，保存在内存的高地址处。
如果01是低位字节存储到低地址c时，是小端存储，如果01低位字节存储到高地址处，没有存储到c的位置，那么c的位置存储着00，返回为0，是大端存储。
🌉枚举类型的声明
枚举类型(enum)是一种特殊的类型，它可以为一组相关的常量值赋予用户定义的名称。
—>简单来说：枚举顾名思义就是⼀⼀列举。
枚举类型的声明语法：
enum 标识符 { 枚举常量1, 枚举常量2, ... } 变量;-
enum 关键字声明这是一个枚举类型。
-
标识符是枚举类型的名称。
-
在大括号{}内列出枚举类型的多个枚举常量，用逗号分隔。
-
变量是枚举类型的变量，可以直接使用枚举类型名或枚举常量初始化。
例如：
enum Color //Color是枚举类型名 { RED, // 枚举常量 GREEN, BLUE } color;///color是Color类型的变量 int main() { printf("%d\n", RED); printf("%d\n", GREEN); printf("%d\n", BLUE); return 0; }输出：
- 枚举常量默认从0开始依次累加1。也可以手动为枚举常量赋值：
例如：
enum Color { RED = 1, GREEN = 2, BLUE = 4 }运行结果：
- 当然第一个元素未被赋值，给其它的常量赋值，该常量前面的值是默认值（0，1，2）后面递增1。
例如：
enum Color { RED, white, GREEN = 8, BLUE , BLACK, }; int main() { printf("%d\n", RED); printf("%d\n", white); printf("%d\n", GREEN); printf("%d\n", BLUE); printf("%d\n", BLACK); return 0; }输出：
🌠枚举类型的优点
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
如：之前的扫雷中可以这样定义用PLAY代替1，EXIT代替0,更具有个性化：
#include #include // 定义游戏选择枚举类型 enum Game_Selection { EXIT, // 退出游戏 PLAY // 开始游戏 }; // 打印菜单 void menu() { printf("********** Menu **********\n"); printf("PLAY - Start the game\n"); printf("EXIT - Exit the game\n"); printf("********** Menu **********\n"); } int main() { enum Game_Selection input; // 声明游戏选择变量 char choice[10]; // 声明选择输入缓冲区 do { menu(); // 调用菜单函数 printf("Please enter your choice: "); scanf("%s", choice); // 读取选择输入 getchar(); // 清除输入缓冲区 if (strcmp(choice, "PLAY") == 0) { input = PLAY; // 设置选择为开始游戏 } else if (strcmp(choice, "EXIT") == 0) { input = EXIT; // 设置选择为退出游戏 } else { printf("输入错误，请重新输入\n"); continue; // 输入错误，继续循环 } switch (input) { case PLAY: printf("扫雷游戏启动！\n"); break; case EXIT: printf("不玩了，启动不了！\n"); break; } } while (input != EXIT); return 0; }代码运行：
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和#define定义的标识符⽐较枚举有类型检查，更加严谨。
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便于调试，预处理阶段会删除 #define 定义的符号
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使⽤⽅便，⼀次可以定义多个常量
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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
🌉 枚举类型的使⽤
那是否可以拿整数给枚举变量赋值呢？在C语⾔中是可以的，但是在C++是不⾏的，C++的类型检查⽐较严格。
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在C语言中，枚举类型实际上就是整数类型，编译器会把枚举常量替换成对应的整数值。所以可以用整数直接给枚举变量赋值。
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而在C++中，枚举类型是完全独立的类型。编译器会检查类型是否匹配，不允许用整数直接给枚举变量赋值。
例如：
# define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include #include //C语言 enum Color//颜⾊ { RED = 1, GREEN = 2, BLUE = 4 }; int main() { enum Color c; c = 1; // 可以直接赋值整数 return 0; }输出：
// C++语言 enum Color//颜⾊ { RED = 1, GREEN = 2, BLUE = 4 }; Color c; c = 1; // 错误，类型不匹配输出：
总结：
C语言中枚举类型实际上就是整数，允许用整数直接赋值
C++中枚举类型是独立类型，不允许用整数直接赋值，需要强制类型转换
🚩总结
这次阿森和你一起学习联合体类型的声明，特点，然后进行相同成员的结构体和联合体对⽐，⼤⼩的计算，联合体应用，枚举类型的声明，优点和扫雷改造使⽤方法，阿森将下一节和你一起学习动态内存管理🚀 。
感谢你的收看，如果文章有错误，可以指出，我不胜感激，让我们一起学习交流，如果文章可以给你一个小小帮助，可以给博主点一个小小的赞😘
- 增加代码的可读性和可维护性
- 当然第一个元素未被赋值，给其它的常量赋值，该常量前面的值是默认值（0，1，2）后面递增1。
- 联合体：
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