C-自定义类型-联合和枚举

1、联合体（union）

1.1 什么是联合体

联合体是一种特殊的数据类型，它类似于结构体，联合体也是由一个或者多个成员构成这些成员可以是不同的类型。

但是在联合体中，编译器只为最大的成员分配足够的内存空间。这使得联合体与结构体有一个明显的区别，联合体中所有成员共用同一块内存空间。所以联合体也叫：共用体。

1.2 联合体的特点

因为联合体的这个特点，我们可以在某些场景下使用联合体节省空间，下面来看一下例子：

#include <stdio.h>
struct S//结构体
{
	char ch;//0
    //1 2 3
	int i;//4 8 4
    //4 5 6 7 
};
union U//联合体
{
	char ch;
	int i;
};
int main()
{
	printf("S=%d\n", sizeof(struct S));//打印结构体所占字节数
	printf("U=%d\n", sizeof(union U));//打印联合体所占字节数
	return 0;
}

不知道大家是否还记得结构体中大小是怎么计算的了，这里也复习一下

首先字符类型ch从0开始偏移，整型类型 i自身大小是4，与默认对齐数8比较，i对齐数为4，因此1，2，3内存会被浪费，从4开始，4，5，6，7用来存储i的大小，因此总偏移量从0~7，占8个字节。所以结构体S的大小为8。

联合体中，ch占一个字节，i占4个字节，结果打印总共占4个字节。

是不是很神奇，为什么联合体只占了4个字节的空间呢？

其实前面在介绍联合体的时候就已经说过了，在联合体中，编译器只为最大的成员分配足够的内存空间。在U中，字符类型的ch占1个字节，整型类型的 i 占4个字节，所以编译器只会为整型i分配4个内存的空间。

到这里我们大致清楚联合体的这个特点有什么作用。但是联合体究竟是怎么共用同一块空间的呢？
union U
{
	char ch;
	int i;
};
int main()
{
	printf("U=%d\n", sizeof(union U));
	union U u;
	printf("%p\n", &u);
	printf("%p\n", &(u.ch));
	printf("%p\n", &(u.i));
	return 0;
}
上图结果中我们可以看到无论是u还是u中的ch，u中的i，它们的地址都是一样的。

我们还可以换一种方式验证一下联合体中的成员都共用同一块空间。
union U
{
	char ch;
	int i;
};
int main()
{
	union U u;
	u.i = 0x11223344;
	u.ch = 0;
	return 0;
}
这里给 i 和 ch 分别赋值，我们来监视一下

先F10调试，打开内存监视窗口

找u的地址，然后开始调试

这里将 i 的值放到内存中了，i已经将4个字节占满了，接下来继续调试，

可以发现第一个字节被改为了ch的值。

也就是说，在联合体中，如果我们改变其中一个成员赋值，其它成员的值也会跟着变化。

要注意不要把结构体的思想带到联合体中，在联合体中，如果你打算使用ch的值，就不要使用i，使用i的时候就不要使用ch。一次只使用联合体中的一个成员。

1.3 联合体的使用场景

需要创建多个成员，但是这些成员又不会被同时使用，且想要节省空间，就可以使用联合体来办。

如果每个成员都需要被赋值，需要同时使用，那就不能创建为联合体。

1.4 联合体大小的计算

关于联合体大小，只需要遵循两点即可

首先找到最大成员的大小，如果是最大对齐数的整数倍，那么最大成员的大小就是联合体的大小
如果最大成员的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

联合体的大小至少是最大成员的大小。

举个例子：

union U
{
	char ch[5];//5
	int i;//4
};
int main()
{
	printf("%zd\n", sizeof(union U));
	return 0;
}

上例中，联合体中最大成员的大小是5个字节，vs中默认最大对齐数是8，5不是8的整数倍，因此最终大小为8.

2、枚举（enum）

2.1 枚举类型的声明

说到枚举，想必大家都不觉得陌生，相比起联合体，枚举这个名词我们在很多地方都听说过，它在数学中又名穷举法。

还是简单介绍一下吧！

枚举顾名思义就是一一列举。

把可能的取值一一列举。

在现实生活中又一些枚举例子：

一周的星期一到星期日是有限的7天，可以一一列举

一年的月份有12个月，也可以一一列举

性别有男，女，保密，也可以一一列举

向这样的数据就可以使用枚举了。

那么计算机中的枚举该怎么表示呢？

enum Sex
{
   //枚举类型的可能取值
	men,//常量
	women,
	secret
};

上面enum是枚举关键字，Sex是枚举类型的名称，大括号中的便是枚举的成员，也都是常量，它们也被称为枚举常量。常量与常量之间用','隔开。

那么这些枚举常量的可能取值是多少呢？

#include <stdio.h>
enum Sex
{
	men,
	women,
	secret
};
int main()
{
	printf("%d\n", men);
	printf("%d\n", women);
	printf("%d\n", secret);
	return 0;
}

打印结果：

从这里我们可以看到枚举常量的可能取值是从0开始向下递增的，如果还有第四个常量，便会出现3……

枚举中它们为什么是常量呢？因为它们的值不能修改。如果修改它们的值会怎么样？

可以看到直接报错，不能修改。

虽然不能修改，但是我们可以给它们赋初始值，比如说

enum Sex
{
	men=1,
	women=4,
	secret=8
};

如果我们只给第一个常量赋初始值，会怎么样呢？

它会沿着第一个值向后递增。

如果我们不给第一个赋值，给第二个赋值，会怎么样呢？

可以看到第一个值还是默认的0，但是第三个值会沿着第二个赋的值继续向后递增。

2.2 枚举类型的优点

我们可以使用#define定义常量，为什么非要使用枚举呢？这不是多次一举吗？

但是事实并非如此，枚举还是有很多好处的。

枚举的优点：

增加代码的可读性和可维护性
和#define定义的标识符相比枚举有类型检查，更加严谨
使用方便，一次可以定义多个常量
枚举常量遵循作用域规则的，枚举声明在函数内，只能在函数内使用

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