自定义类型之联合体、枚举

1、联合体

联合体，也叫共用体，与结构体类似，也是多个变量的集合。这些变量可以是不同类型的。

1.1、联合体的声明

union UN
{char c;int i;
};#include<stdio.h>int main()
{printf("%zu\n", sizeof(union UN));return 0;
}

上面代码打印的结果，也就是上面代码中的联合体类型，其大小是多少个字节？

在vs 2022中，答案是4。为什么是4呢？

这时，我们就要来了解一下，联合体的特点了。

1.2、联合体的特点

1. 编译器只给最大的成员变量，分配足够的内存，也就是说，联合体的所有成员变量共用一个内存。
2. 给其中一个成员赋值，其他成员可能跟着变化。

举一个例子，我们声明一个联合体变量类型，并创建变量，然后取出每个成员变量的地址，和该变量的地址：

union Un
{char c;int i;double d;
}u;#include<stdio.h>int main()
{printf("%p\n", &u.c);printf("%p\n", &u.i);printf("%p\n", &u.d);printf("%p\n", &u);return 0;
}

在vs 2022中，四个地址都是一样的，侧面印证了联合体各个成员变量共用一块内存空间。

再举一个例子，我们给联合体的其中一个成员变量赋值，观察另一个成员变量的变化：

union UN
{char c;int i;
};#include<stdio.h>int main()
{union UN u = { 0 };u.i = 0x11223344;printf("%x\n", u.i);u.c = 0x55;printf("%x\n", u.i);return 0;
}

（vs 2022环境为小端）低地址的第一个字节位置上，44被改为了55。
思索片刻，我们就可以画出这样一副示意图：

1.3、联合体的大小计算

规则：

1. 联合体的大小，至少是最大成员变量的大小。
2. 当最大成员变量的大小，不是最大对齐数的整数倍，就对齐到最近的最大对齐数整数倍处。

#include<stdio.h>union un1     //例1
{char c[5];//按元素int i;
};union un2     //例2
{short c[7];int i;
};union un3     //例3
{             //有嵌套，参照结构体的内存对齐 char c;union un2 u1;int i;
};#include<stdio.h>int main()
{printf("%zu\n", sizeof(union un1));//8printf("%zu\n", sizeof(union un2));//16printf("%zu\n", sizeof(union un3));//16return 0;
}

再回到1.1，不难得出，答案是4。

如果1.1中，联合体类型换成结构体类型，大小就是8字节，就要浪费3字节；而联合体就不会浪费。

1.4、联合体的应用

1.4.1、例1

假如我们要做一个线上礼品兑换单，商品名和包含的信息如下：

• 图书：库存量、价格、商品类型（可能存在编码）、书名、作者、页数。
• 杯子：库存量、价格、商品类型、设计（可能存在款式对应的编码）。
• 衬衫：库存量、价格、商品类型、设计、可选颜色（可能存在颜色对应的编码）、可选尺寸。

不假思索，我们可能直接就写出了这样一份代码：

struct goods
{//共有属性int num;//库存量int prize;//价格int int_item;//商品类型//特有属性char book_name[30];//书名char writer[30];//作者int page;//页数int int_design;//设计int int_color;//颜色int size;//可选尺寸
};

这样写，确实简单明了，但是也占用了比较多的内存，有没有什么好的方法？

我们可以看到，商品的信息包含共有的，和特有的。共有的信息是常用的。那么我们可以将共有的信息拎出来，而将特有的信息按商品类别分别整合，再放入一个联合体中：

struct goods
{//共有属性int num;//库存量int prize;//价格int int_item;//商品类型union cate//category{struct book{char book_name[30];//书名char writer[30];//作者int page;//页数};struct cup{int int_cup_design;//设计};struct shirt{int int_shirt_design;//设计int int_color;//颜色int size;//可选尺寸};};
};

这样，就可以节省一定的空间。

1.4.2、例2

这里我们利用联合体来判断环境的大小端类型。

我们已经学习了一个方法，那就是，定义一个整型变量（4字节），再赋值1，此时内存中就有01 00 00 00（小端）和00 00 00 01（大端）两种存法。取出该变量的地址，强转为字符类型并取出，再判断是否为1。

简单图示：

是不是很像int类型的数据与char类型的数据共用内存？

灵感来了：我们可以创建联合体，只有int和char类型。先赋上空值，然后向int类型变量赋值1，再返回char类型变量的值，并判断：

#include<stdio.h>union un
{int i;char c;
};int check_sys()
{union un u1 = { 0 };u1.i = 1;	return u1.c;
}int main()
{int ret = check_sys();if (1 == ret)printf("小端\n");else if (0 == ret)printf("大端\n");return 0;
}

2、枚举

枚举，顾名思义，就是一一列举。

2.1、枚举的声明

enum Day//星期
{zero,//0Monday,//1Tuesday,//2Wenesday,Thursday,Friday,Saturday,Sunday
};enum Sex//性别
{Female,Male,Secret
};enum color//颜色
{red,green,blue
};

enum Day enum Sex enum color都是枚举类型，其中的值都是枚举常量。

枚举常量：

1. 是常量，从0开始向下递增，每次加1。
2. 也可以在声明内赋值，但是下一个未赋值的常量，就是上一个加1。

2.2、使用

可以给枚举变量赋值枚举常量：

enum color//颜色
{red,green,blue
};enum color c1 = blue;

但是，C语言中，可以给枚举变量赋值整数；而C++中不行。

2.3、枚举的优点

1. 增加代码的可读性、可维护性。
2. 相比#define，枚举有类型检查，更严谨。
3. 便于调试，预处理阶段会删除#define定义的符号。
4. 使用方便，一次可以定义多个常量。
5. 遵循作用域规则，在函数内声明，就只能在函数内使用。

比如可读性，在前面的计算器的简单实现中，我们用数字代表要选择则的操作。这时我们就可以使用枚举，定义对应整数的枚举常量，而枚举常量又可以被命名为对应操作（加、减、乘、除）的名字。这样就增加了代码的可读性。