【自定义类型详解】完结篇——枚举与联合体（共用体）详解

这篇文章我们继续来学习C语言中的另外两种自定义类型——枚举和联合（共用体），一起来学习吧！！！

1. 枚举

枚举也是C语言中的一种自定义类型。

1.1 什么是枚举

枚举顾名思义就是一 一列举。 把可能的取值一 一列举。 比如在我们的日常生活中：

每周的星期一到星期日都是有限的7天，可以一一列举 性别有：男、女，也可以一一列举。 月份有12个月，也可以一一列举

我们想描述这些值，就可以使用枚举。

1.2 枚举类型的定义

那枚举类型应该如果定义呢？

枚举的定义与结构体类似：

enum tag
{
	xx,
};

解释一下：

在这里插入图片描述

要注意：枚举常量后面跟的是逗号’,'而不是分号，但是最后一个后面可以不加，这一点和结构体是不一样的。

举个例子：

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

在这里插入图片描述

这就是一个枚举类型。 {}中的内容就是该枚举类型对应的所有可能取值。

1.3 枚举的使用与注意

那定义好了类型，我们就可以那这些类型来定义变量了： 比如：

enum Color//颜色
{
	RED,
	GREEN,
	BLUE
};

int main()
{
	enum Color col = RED;
}

使用enum Color这个类型定义一个变量，取值为RED。

1. 这些大括号中的可能取值其实都是有值的，默认第一个为0，后面的依次递增1。

我们可以打印出来看一下：

int main()
{
	//enum Color col = RED;
	printf("%d\n", RED);
	printf("%d\n", GREEN);
	printf("%d\n", BLUE);
}

在这里插入图片描述

1. 这些枚举类型的可能取值也叫做枚举常量，那既然是常量，就意味这不能被修改。

枚举常量不能修改：

在这里插入图片描述

1. 虽然不能修改，但是我们可以在定义是给它们赋初值。

enum Color//颜色
{
	RED=5,
	GREEN,
	BLUE
};

这次我们在打印它们的值看看是多少：

在这里插入图片描述

如果只给第一个赋初值，就从该初值开始，还是依次增1。

enum Color//颜色
{
	RED,
	GREEN = 7,
	BLUE
};

在这里插入图片描述

如果中间某个赋初值，前面的还是默认值，后面的会依次增1。

enum Color//颜色
{
	RED = 3,
	GREEN = 7,
	BLUE = 5
};

在这里插入图片描述

全部赋初值，则按赋的值。

1.4 枚举的优点

学到现在，我们知道，枚举的取值就是一些常量嘛。

enum Color//颜色
{
	RED,
	GREEN,
	BLUE
};

我们这样给一个枚举，它们的默认值不就是0，1，2嘛。 那我们用#define不是也可以定义常量嘛。

#define RED 0
#define GREEN 1
#define BLUE 2

这样不是也可以嘛？

那我们为什么非要使用枚举呢？ 既然我们选择使用它，就说明它是一些优点的。

那接下来，我们就来了解一下，枚举有哪些优点：

1. 增加代码的可读性和可维护性

举个例子：

比如我们现在要写一个顺序表或者链表，我们知道，它们通常需要实现一些增删查改，打印，求长度，头插，尾插等等这些功能。 我们通常会搞一个switch语句，根据case后面不同的取值去调用不同的函数，来实现相应的功能。 最后我们还会做一个菜单，让用户在使用时根据菜单的提示做出相应的选择。 比如像这样的：

在这里插入图片描述

这样我们在看代码的时候，看到switch语句中case后面的值，可能还需要翻到上面看看它对应的是哪个功能。

但是，如果我们的程序已经完全写好之后，我们case语句对应的值，是不是就确定了，就这几个取值了。 那这个时候，我们是不是就可以考虑用一个枚举呢？

枚举的取值都是常量，而case后面的值要求的也必须是整型常量表达式。 那我们就可以这样搞：

在这里插入图片描述

每个枚举常量的默认值正好就是0到6。 现在就可以直接把这些枚举常量放在case后面了。

在这里插入图片描述

我们可以按照自己的情况把它们的名字设置成我们容易理解的，然后替换0，1，2，3，4…这些数字。 这样有时候就可以达到增强代码可读性的目的。

除此之外，还有一些其它的优点，我们一起来看一下：

1. 和#define 定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。
2. 防止了命名污染（封装）
3. 便于调试
4. 使用方便，一次可以定义多个常量

2. 联合体（共用体）

联合体也是一种特殊的自定义类型

2.1 联合类型的定义

那联合体要怎么定义呢？

与结构体一样，联合类型也包含一系列的成员，特征是这些成员公用同一块空间（所以联合也叫共用体）。

举个例子：

union Un
{
	char c;
	int i;
};
int main()
{
	//联合变量的定义
	union Un un;
	//计算联合变量的大小
	printf("%d\n", sizeof(un));
	return 0;
}

2.2联合的特点

那现在大家来思考一个问题，上面的联合体变量un的大小是多少？

在这里要注意上面的一句话：这些成员公用同一块空间（所以联合也叫共用体）。 联合体的成员共用一块空间。 那我们来看一下它的大小到底是多大？

在这里插入图片描述

为什么是4个字节呢？

联合体un只有两个成员，char c; int i;c 大小1个字节，i是最大的成员4个字节。 那么因为它们共用同一块空间，所以四个字节就够了。 4个字节既可以放得下c ，也能放得下i。

所以：

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）。

那怎么证明它们是共用同一块空间的呢？

union Un
{
	int i;
	char c;
};
int main()
{
	union Un un;
	// 下面输出的结果是一样的吗？
	printf("%p\n", &(un.i));
	printf("%p\n", &(un.c));
	return 0;
}

我们是不是可以看一下它们的地址，如果共用一块空间，那地址肯定是一样的，对吧。 我们来看一下：

在这里插入图片描述

我们打印出来成员i和c的地址，是一样的！！！ 注：我们看到联合体访问成员和结构体的方式是一样的。(un.i)

那他们共用一块内存空间意味着什么呢？

是不是意味着它们不能同时存在啊，或者说它们不能同时使用。 就拿上面的哪个union Un来说：

在这里插入图片描述

当我们使用成员 i 时，对于c来说，此时c的那一个字节里面是不是存的是 i 的内容，就相当于此时c是不存在的。

来看一段代码：

	un.i = 0x11223344;
	un.c = 0x55;
	printf("%x\n", un.i);

因为它们共用一块空间，上述代码中先给un.i赋值。 那此时un的四个字节的空间里放的应该是这样的内容： 假设左边低地址，右边高地址

在这里插入图片描述

那我们在去给un.c赋值，是不是就会改变1个字节的内容（因为un.c是1个字节）。 应该就变成这样了：

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那我们再以printf("%x\n", un.i);（%x是以16进制形式打印）打印出来是不是就是11223355了。 来验证一下：

在这里插入图片描述

这样更好的验证了联合体的成员共用一块空间，不能同时存在。

2.3使用联合体解求机器字节序的问题

那接下来我们就使用联合体来解决一道题：

在之前的一篇文章——深度剖析整形数据在内存中的存储 中讲解过一道题：

在这里插入图片描述

大家如果忘了字节序相关的知识可以去复习一下。

当时我们是这样解的：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 1;
	if ((*(char*)&a) == 1)
		printf("小端");
	else
		printf("大端");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

现在还是同样的思路，我们换一种方法，借助联合体解这道题：

int check_sys()
{
	union un
	{
		int i;
		char c;
	}u;
	u.i = 1;
	return u.c;
}
int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
		printf("小端");
	else
		printf("大端");
	return 0;
}

解释一下：

首先我们知道 i， c肯定占用的是同一块空间：

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u.i = 1;执行之后，联合体u的4个字节里放的应该是

在这里插入图片描述

然后我们并没有给u.c赋值，而是直接返回u.c的值，那u.c只占1个字节，但是还是上面那四个字节的空间，所以返回的就是1，结果就应该是小端。

我们看一下结果：

在这里插入图片描述

2.4 联合体大小的计算

在联合体的特点里我们已经知道：

1. 一个联合体的大小，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）

我们在上面举的例子中的联合体大小就是它的最大成员的大小，但是不是所有的联合体大小都是这样呢？ 不是的，联合体大小的计算其实也要考虑对齐的。

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。 举个例子：

#include <stdio.h>
union Un1
{
	char c[5];
	int i;
};
int main()
{
	printf("%d", sizeof(union Un1));
	return 0;
}

参照上面的规则，大家思考union Un1的大小是多少？ 是最大成员的大小，5个字节吗？

在这里插入图片描述

是8个字节哎！为什么呢？

我们一起来算一下：

首先最大成员的大小是几？ 是不是5啊，最大的成员应该是char c[5];，大小5个字节，那按照上面第二条规则，我们是不是要判断一下5是不是最大对齐数的整数倍啊。 首先char c[5];，这里要注意，它是一个数组，计算它的的对齐数的时候比的是数组一个元素的大小和默认对齐数，去它们之中的较小值。 那char c[5];的类型是char，每个元素1个字节，小于8，所以对齐数是1； 另外一个成员int i;对齐数是4，5不是4的整数倍，所以要对齐到4的整数倍，因此union Un1的大小是8个字节。

好了，讲到这里，C语言中的自定义类型就全部学习完了。总共写了3篇文章，欢迎大家指正！！！ 我们一起进步！！！