【C】自定义类型（二）位段，枚举，联合
前一章我们介绍了结构体，这一章我们来介绍一下内容：
- 结构体实现位段（位段的填充&可移植性）
- 枚举
- 枚举类型的定义
- 枚举的优点
- 枚举的使用
- 联合
- 联合类型的定义
- 联合的特点
- 联合大小的计算
1. 位段
结构体学完我们就得拥有结构体实现位段的能力。
1.1 什么是位段
位段的声明和结构是类似的，有两个不同：
1.位段的成员必须是int、unsigned int 或signed int。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
直接上代码：
#include <stdio.h>
struct S//结构体
{
int a;
int b;
int c;
int d;
};
struct A//位段
{
int _a : 2;
int _b : 5;
int _c : 10;
int _d : 30;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct S));//16
printf("%d\n", sizeof(struct A));
return 0;
}上面代码中struct S是结构体，struct A是位段
而通过前面的结构体的对齐的学习，我们很容易得出该结构体的大小为16个字节，那么该位段的大小为多少呢？
运行结果：
为什么struct A的大小为8个字节呢？
通过上面的分析，我们得出了位段成员共需要6个字节的空间，而实际结果却是8个字节，说明其在内存中有自己的分配方式，这就需要我们了解以下内容了
1.2 位段的内存分配
1. 位段的成员可以是int unsigned int signed int或者是char（属于整形家族）类型
2. 位段的空间上是按照需要以4个字节（int）或者1个字节（char）的方式来开辟的。
3. 位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。
如上图，解释了我们之前的疑问，
但是这里成员d可以有两种选择：
1.选择先使用成员c剩余的15个空间，再使用新开辟的空间
2.选择直接使用新开辟的空间
这里c语言中并没有明确的规定，所以这里涉及到了位段的不确定性，后面我们会介绍位段的跨平台性
- 位段在vs2019中的测试：
#include<stdio.h>
struct S
{
char a : 3;
char b : 4;
char c : 5;
char d : 4;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;
return 0;
}
1.3 位段的跨平台问题
- int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
- 位段中最大位的数目不能确定。（16位机器最大16，32位机器最大32，写成27，在16位机器会出问题。
- 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。
- 当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的位时，是舍弃剩余的位还是利用，这是不确定的。 总结： 如我们刚开始的代码,同样的 跟结构相比，位段可以达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。
1.4 位段的应用
2. 枚举
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个月，也可以一一列举
2.1 枚举类型的定义
#include<stdio.h>
enum Day//星期
{
Mon,//默认0
Tues,//默认1
Wed,//默认2
Thur,//默认3
Fri,//默认4
Sat,//默认5
Sun//默认6
};
//枚举类型
enum Color//类型
{
//枚举的可能取值
//每一个可能的取值是常量-枚举常量
RED = 1, //常量在这里是可以赋值的，
GREEN = 2,
BLUE = 4
};
enum Sex//性别
{
MALE = 2,
FEMALE,//默认3
SECRET//默认4 如果只给第一个常量赋值，下面的会+1
};
int main()
{
//enum Color color = BLUE;//创建了一个变量
printf("%d\n", Mon);
printf("%d\n", Tues);
printf("%d\n", Wed);
printf("%d\n", Thur);
printf("%d\n", Fri);
printf("%d\n", Sat);
printf("%d\n", Sun);
printf("\n");
printf("%d\n", RED);
printf("%d\n", GREEN);
printf("%d\n", BLUE);
printf("\n");
printf("%d\n", MALE);
printf("%d\n", FEMALE);
printf("%d\n", SECRET);
return 0;
}
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，一次递增1，当然在定义的时候也可以赋初值。
2.2 枚举的优点
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
- 枚举有类型检查和#define定义的标识符比较，更加严谨。
- 防止了命名污染（封装）
- 便于调试
- 使用方便，一次可以定义多个常量
2.3 枚举的使用
enum Color//颜色
{
RED = 1,
GREEN = 2,
BLUE = 4
};
enum Color clr = GREEN;
//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。
clr = 5;
//这种赋值方法是错误的，类型不匹配
//在有严格的类型检查环境中是会报错的3. 联合（共用体）
3.1 联合类型的定义
联合也是一种特殊的自定义类型
这种类型定义的变量也包含一系列的成员，特征是这些成员共用同一块空间（所以联合也叫共用体）。
比如：
//联合类型的声明
union Un
{
char c;
int i;
};
//联合变量的定义
union Un un;
//计算连个变量的大小
printf("%d\n", sizeof(un));3.2 联合的特点
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）。
//联合体(共用体)
//联合类型的声明
union Un
{
char c;//1
int i;//4
double d;//8
};
int main()
{
//联合变量的定义
union Un un;
printf("%d\n", sizeof(un));//计算连个变量的大小
printf("%p\n", &un);
printf("%p\n", &un.c );
printf("%p\n", &un.i);
printf("%p\n", &un.d);
}
3.3联合体的应用
- 判断当前计算机的大小端存储
//代码1
int main()
{
int num = 1;
char* p = (char*)#
if (*p == 1)
printf("小端\n");
else
printf("大端\n");
return 0;
}
//代码2
//封装函数
int check_sys()
{
int num = 1;
char* p = (char*)#
if (*p == 1)
return 1;
else
return 0;
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
printf("小端\n");
else
printf("大端\n");
return 0;
}
//代码3
int check_sys()
{
int num = 1;
//char* p = (char*)#
/*if (*(char*)&num == 1)
return 1;
else
return 0;*/
return *(char*)#
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
printf("小端\n");
else
printf("大端\n");
return 0;
}上面的代码每一个都比前面的代码有所改进，而下面我们要利用联合体来实现大小端的测试：
//代码4
//联合体
int check_sys()
{
union Un
{
char c;//1
int i;//4
}u;
u.i = 1;
return u.c;
}
int main()
{
int ret = check_sys();
if (ret == 1)
printf("小端\n");
else
printf("大端\n");
return 0;
}
这里如果改变 i ，c也会随之改变，因为联合体的成员是共用一个空间的
3.4 联合大小的计算
- 联合的大小至少是最大成员的大小，但不一定是最大成员的大小。
- 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。 比如：
union Un
{
char arr[5];//5
int i;//4
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(union Un));
return 0;
}运行结果：
我们可以看到，上面代码中最大成员的大小为5个字节，但输出的结果却是8，下面我们就来介绍联合的对齐规则：
关于对齐数的概念我们在上一篇文章 【C】自定义类型（一）结构体中已经介绍，这里就不作介绍。
联合的大小至少是最大成员的大小。
上面我们最大对齐数的整数倍可能是4，8，16
上面最大成员的大小为5
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。
而这时8既是最大对齐数的整数倍，又大于最大成员的大小，所以联合体的大小为8。
结语：
这里我们关于【C】自定义类型（二）结构体的内容就介绍完了，
文章中某些内容我们之前有介绍，所以只是一笔带过，还请谅解。
希望以上内容对大家有所帮助👀，如有不足望指出🙏