【C语言】自定义类型——联合体和枚举

时间:2024-05-06 07:10:59

一、联合体(共用体)

1.1 联合体的声明

与结构体一样,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

看一个联合体的例子:

可以看出联合体和结构体的声明很相似,只是关键字发生了改变。

1.2 联合体的特点

大家不妨猜猜这个联合体变量的大小是多少。

答案为什么是4呢?这就与联合体的特点有关了。

联合体虽然可以有很多成员,但是所有的成员都公用一块内存空间,这样联合体变量的大小至少是最大成员的大小(确保联合体变量能存下最大的成员)。

在上面的联合体中int为4字节,char为1字节,所以un这个联合体变量为4字节就可以保存任何成员

那么我们怎么确定所有成员公用一个内存空间呢?来看下面代码:

由于联合体成员公用一块内存,这就导致一个联合体变量某一刻只能保存一个成员的值。

以上面的联合体举例:如果给un.a赋值,再给un.b赋值,那么un.a的值就被un.b的值覆盖了,此时un.a可以当做不存在了。(在练习中讲内存的具体分配)

最后整体观察一下联合体和结构体的区别:

1.3 联合体大小计算

联合体大小遵循两条规则:

  • 联合体大小至少是最大成员的大小
  • 当最大成员的大小不是最大对齐数的整数倍时,就要对齐到最大对齐数的整数倍

 

联合体可以存任意成员的值,但只能存一个,那我们需要哪个成员直接创建不就好了,要联合体干嘛,不是多此一举吗?实际上使用联合体可以节省内存,我们举个例子。

假设我们要搞一个活动,需要上线一个礼品兑换单,礼品单中有三种商品: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信息。

图书:书名,作者,页数

杯子:设计,可选颜色

衬衫:设计,可选颜色,可选尺寸

如果我们不加思考,也能写出一个结构体表示所有信息

这样的结构体很容易就能写出来,也很方便使用,但是这样的结构体包含了所有商品的信息,就会导致结构体的大小偏大,比较浪费内存。因为对于有些商品,有些属性不需要用到。

例如:商品为图书,就不需要design, colors, sizes三个属性。

所以,我们可以把公共属性单独拎出来,特殊属性使用联合体,能在一定程度上节省空间。

1.4 联合体的练习

再写练习之前,我们需要了解联合体成员的内存分配。

我们来看下面的代码:

我们能看到:我们对成员c赋值,但是只改变了较小地址的一个字节的值,其他内存中值不变。

首先,我们知道,联合体所有成员的地址都相同,都是联合体变量的较低地址;那么,在对联合体中成员赋值时,会遵循该成员的类型大小,类型大小是多少字节就修改多少字节内的值。同样,将联合体成员的值取出时也遵循成员类型大小,是多大就取多少字节的内容。用图来表示:

现在,我们可以使用这个来轻松完成一道面试题:判断当前机器是大端?还是小端?

这个题目似乎很熟悉,没错,在第一次谈大小端中我们写了一遍这道题,当时我们是这么写的:

现在我们可以通过联合体更容易写出这样的程序:

二、枚举

2.1 枚举的声明

枚举顾名思义就是——列举

把所有可能的值都列举出来。

比如,在我们日常生活中:

一周中的星期一到星期日是有限的7天,可以一一列举

性别:男,女,保密,可以一一列举

月份有12个月,可以一一列举

能描述的颜色是有限的,可以一一列举

这些数据的表示就可以使用枚举。

 

接下来详细讲解一下如何声明一个枚举:

2.2 枚举的使用

声明完枚举类型后,我们可以创建该枚举类型的变量:

同样,我们也可以直接使用声明了的枚举类型中的枚举常量:

注意:枚举常量不能被修改值,只能在声明时赋初值时更改初值。

2.3 枚举的优点

我们学完枚举后,知道枚举就是定义常量,常量的值默认从0开始,依次增1,也可自己修改初值

但是,#define也可以定义常量,那么我们为什么要创建枚举这种类型呢?

既然枚举这种类型,那么一定有它的优点,我们来看一下:

①增加代码的可读性和可维护性

我们举个例子:

除了这个好处,枚举还有其他优点:

②和#define定义的标识符比较,枚举有类型检查,更加严谨。

③便与调试,预处理阶段会删除#define定义的符号,调试时就无法知道该值得含义。

④使用方便,一次可以定义多个常量。

⑤枚举常量遵循作用域规则,枚举声明在函数内,只能在函数内使用,而#define不遵循,会将代码中所有的标识符都删除。

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