C语言自学--自定义类型：联合和枚举
目录
1、联合体
1.1 、联合体类型的声明
1.2、联合体的特性
1.3 、相同成员的结构体和联合体对比
1.4、联合体大小的计算方法
1.5、联合的一个练习
2、枚举类型
2.1、枚举类型声明
2.2、枚举类型的优势
2.3、枚举类型的应用
1、联合体
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1.1 、联合体类型的声明
与结构体类似，联合体也是由多个成员组成，这些成员可以是不同类型。但其独特之处在于：
- 编译器仅按最大成员所需空间分配内存
- 所有成员共享同一块内存空间
- 当修改任一成员值时，其他成员的值也会随之改变
因此联合体也被称为"共用体"。
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#include <stdio.h> //联合类型的声明union Un {char c;int i; }; int main() {//联合变量的定义union Un un = { 0 };//计算连个变量的⼤⼩printf("%d\n", sizeof(un));return 0; }
联合类型的特点是所有成员共享同一块内存空间，联合的大小等于其最大成员的大小。在这个例子中：
char c占用1字节int i在大多数系统上占用4字节- 因此整个联合
un的大小为4字节
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1.2、联合体的特性
联合体的所有成员共享同一块内存空间，因此联合体变量的大小至少等于其最大成员的尺寸（必须确保能够容纳最大的数据成员）。
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//代码1 #include <stdio.h> //联合类型的声明 union Un {char c;int i; }; int main() {//联合变量的定义union Un un = { 0 };// 下⾯输出的结果是⼀样的吗？printf("%p\n", &(un.i));printf("%p\n", &(un.c));printf("%p\n", &un);return 0; }
输出结果：
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//代码2 #include <stdio.h> //联合类型的声明 union Un {char c;int i; };int main() {//联合变量的定义union Un un = { 0 };un.i = 0x11223344;un.c = 0x55;printf("%x\n",un.i);//十六进制: %x (小写) / %X (大写)return 0; }输出结果：
11223355代码1输出的三个地址一模一样，代码2的输出，我们发现将i的第4个字节的内容修改为55了。 我们仔细分析就可以画出，un的内存布局图。
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1.3 、相同成员的结构体和联合体对比
让我们对比一下相同成员的结构体和联合体的内存布局差异。
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struct S{char c;int i;};struct S s = {0};
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union Un {char c;int i; }; union Un un = { 0 };
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1.4、联合体大小的计算方法
1、联合的大小至少是最大成员的大小。
2、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
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#include <stdio.h> union Un1 {char c[5]; //5 1 8 1int i; //4 8 4 }; union Un2 {short c[7];//14 2 8 2int i; // 4 8 4 }; int main() {//下⾯输出的结果是什么？printf("%d\n", sizeof(union Un1));//8 最大对齐数是4，他的2倍数刚好>=5printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16 最大对齐数是4，他的4倍数刚好>=14return 0; }
使用联合体可以有效节省内存空间。例如，我们需要设计一个礼品兑换系统，其中包含三类商品：图书、杯子和衬衫。每种商品都具备以下共有属性：库存量、价格和商品类型，同时每种商品类型还包含特有的属性信息：
- 图书：书名、作者、页数
- 杯子：设计样式
- 衬衫：设计样式、可选颜色、可选尺码
如果不假思索地直接设计结构体，可能会得到如下实现：
struct gift_list
{//公共属性int stock_number;//库存量double price; //定价int item_type; //商品类型//特殊属性char title[20]; //书名char author[20];//作者int num_pages; //页数char design[30];//设计int colors; //颜色int sizes; //尺寸};该结构设计虽然简单易用，但包含了所有礼品属性，导致结构体体积过大，存在内存浪费问题。实际上，礼品兑换单中的商品通常只使用部分属性。例如：图书类商品就不需要design、colors、sizes等属性。因此，我们可以将公共属性单独列出，其余商品特有属性使用联合体存储，这样能有效减少内存占用，实现内存优化。
struct gift_list
{//公共属性int stock_number;//库存量double price; //定价int item_type; //商品类型union{struct {//特殊属性char title[20]; //书名char author[20];//作者int num_pages; //页数}book;struct {char design[30];//设计}cup;struct {char design[30];//设计int colors; //颜色int sizes; //尺寸}shirt;};
};int main() {struct gift_list item1;item1.stock_number = 50;item1.price = 19.99;item1.item_type = 1;strcpy(item1.book.title, "C Programming");//把C Programming字符串复制到book对象中的titlestrcpy(item1.book.author, "K&R"); //把K&R复制到book对象中的authoritem1.book.num_pages = 300;printf("Book: %s by %s, %d pages\n", item1.book.title, item1.book.author, item1.book.num_pages);return 0;
}-
1.5、联合的一个练习
写一个程序，判断当前机器是大端？还是小端？
//判断是大端还是小端
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 1;//00 00 00 01 大端//01 00 00 00 小端//把int强转为char判断第一个字节是不是为1就行if (*(char*)&a ==1){printf("小端");}else{printf("大端");}return 0;
}方法二：
//判断是大端还是小端
#include <stdio.h>
union Un
{char c;int i;
}un;
int main()
{//00 00 00 01 大端//01 00 00 00 小端un.i = 1;if (un.c ==1){printf("小端");}else{printf("大端");}return 0;
}2、枚举类型
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2.1、枚举类型声明
枚举是一种将可能取值一一列出的数据类型。例如生活中的常见场景：
- 一周七天（周一到周日）
- 性别分类（男、女、保密）
- 十二个月份
- 三原色（红、黄、蓝）
这些具有明确范围的离散值，都可以通过枚举来清晰表示。
enum Day//星期
{Mon,Tues,Wed,Thur,Fri,Sat,sun
};enum Sex //性别
{MALE,FAMALE,SECRET
};enum Color//颜⾊
{RED,GREEN,BLUE
};上面定义的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，依次递增1，当然在声明枚举类型的时候也可以赋初值。
enum Color//颜⾊
{RED = 2,GREEN = 4,BLUE = 8
};-
2.2、枚举类型的优势
为什么要使用枚举？虽然可以使用#define定义常量，但枚举具有以下优势：
#define MALE 3
#define FEMALE 5
#define SECRET 7enum Sex
{//该枚举类型的三种可能取值//他们都是常量，被称为枚举常量MALE 3, //0 默认0开始FEMALE 5,//1SECRET 7 //2
};- 增加代码的可读性和可维护性
- 相比#define定义的标识符，枚举具有类型检查功能，更加严谨可靠
- 便于调试，预处理阶段会删除 #define 定义的符号
- 使用更便捷，可以一次性定义多个相关常量
- 遵循作用域规则，在函数内声明的枚举仅在该函数内有效
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2.3、枚举类型的应用
enum Color//颜⾊
{RED = 1,GREEN = 2,BLUE = 4
};enum Color clr1 = GREEN;//使⽤枚举常量给枚举变量赋值
enum Color clrw = 2;//C语言中可以，但c++不行，因为这是把一个整型赋值给一个enum Color枚举类型
能否用整数直接给枚举变量赋值？在C语言中是允许的，但C++不支持这种操作，因为C++的类型检查机制更为严格。
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enum Color clrw = 2;
C语言中可以，因为C语言类型审查不严格，但c++不行，因为这是把一个整型2赋值给一个enum Color枚举类型。
#include <stdio.h>
enum Option
{Exit,//0Add,//1Sub,Mul,Div
};
void menu()
{printf("**************************************\n");printf("********** 0.Exit 1.Add ***********\n");printf("********** 2.Sub 3.Mul ***********\n");printf("********** 2.Div 0.Exit ***********\n");printf("**************************************\n");
}
int main()
{int input = 0;do{menu();scanf("%d", &input);switch (input){case Add:break;case Sub:break;case Mul:break;case Div:break;case Exit:break;default:printf("输入错误，请重新输入：\n");break;}} while (input);return 0;
}#include <stdio.h>
enum Option
{EXIT,//0ADD,//1SUB,MUL,DIV
};int Add(int x,int y)
{return x + y;
}
int Sub(int x, int y)
{return x - y;
}
int Mul(int x, int y)
{return x * y;
}
int Div(int x, int y)
{return x / y;
}
void menu()
{printf("**************************************\n");printf("********** 0.Exit 1.Add ***********\n");printf("********** 2.Sub 3.Mul ***********\n");printf("********** 4.Div 0.Exit ***********\n");printf("**************************************\n");
}
int main()
{int input = 0;int num1, num2, result;do{menu();printf("请选择运算方法：");scanf("%d", &input);switch (input){case ADD:printf("请输入要操作的两个数：");scanf("%d %d", &num1, &num2);result = Add(num1, num2);printf("计算结果为：%d\n",result);break;case SUB:printf("请输入要操作的两个数：");scanf("%d %d", &num1, &num2);result = Sub(num1, num2);printf("计算结果为：%d\n", result);break;case MUL:printf("请输入要操作的两个数：");scanf("%d %d", &num1, &num2);result = Mul(num1, num2);printf("计算结果为：%d\n", result);break;case DIV:printf("请输入要操作的两个数：");scanf("%d %d", &num1, &num2);result = Div(num1, num2);printf("计算结果为：%d\n", result);break;case EXIT:break;default:printf("输入错误，请重新输入：\n");break;}} while (input);return 0;
}