第21讲：自定义类型：联合和枚举

📚 第21讲：自定义类型：联合和枚举 🧩

从“共享内存”到“精准枚举”，解锁C语言的高级数据组织技巧！
联合体省空间，枚举提可读，程序员的“效率双子星”！

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📂 目录

1. 联合体类型的声明 —— 共享内存的“变形金刚” 🔁
2. 联合体的特点 —— 一屋多人住，谁住谁说了算 🏠
3. 联合体大小的计算 —— 按最大房间算租金 💰
4. 枚举类型的声明 —— 有限选项的“菜单列表” 📋
5. 枚举类型的优点 —— 比#define更聪明的常量 🧠
6. 枚举类型的使用 —— 让代码“说人话” 💬

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📖 正文开始

前面我们学了结构体——把多个数据“打包”成一个整体。
今天，我们学习两个更高级的自定义类型：

• 联合体（union）：多个成员共享同一块内存，节省空间！
• 枚举（enum）：把有限的取值一一列出，提升可读性！

它们就像C语言的“特种兵”，各有所长！

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联合体类型的声明 —— 共享内存的“变形金刚” 🔁

🌟 生活比喻：变形金刚的“形态切换”

想象一个变形金刚：

• 可以是汽车形态
• 也可以是机器人形态
  但不能同时是两者！

联合体就像变形金刚：

• 多个成员（形态）
• 共享同一块内存（身体）
• 任一时刻只能“激活”一个成员！

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✅ 基本语法

union 联合名 {成员列表;
};

✅ 示例：int 和 char 共享内存

#include <stdio.h>union Un {char c;   // 1字节int i;    // 4字节
};int main() {union Un un = {0};printf("联合体大小: %d\n", sizeof(un)); // 输出：4return 0;
}

🔍 为什么是 4？
因为联合体只为最大的成员分配空间！
int 需要4字节，所以整个联合体就是4字节。

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联合体的特点 —— 一屋多人住，谁住谁说了算 🏠

🔍 核心特点：所有成员共用同一块内存

✅ 代码1：地址验证

union Un un;
printf("%p\n", &un.i);   // 001AF85C
printf("%p\n", &un.c);   // 001AF85C
printf("%p\n", &un);     // 001AF85C

✅ 三个地址完全相同！
说明 i 和 c 是“同居一室”！

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✅ 代码2：数据覆盖实验

un.i = 0x11223344;  // i = 0x11223344
un.c = 0x55;        // c = 0x55 → 覆盖了 i 的最后一个字节
printf("%x\n", un.i); // 输出：11223355

🔍 内存变化图解：

初始：i = 11 22 33 44  ← 小端存储：低地址在右c → 44
执行 un.c = 0x55 后：i = 11 22 33 55c → 55

✅ c 修改了 i 的最低字节！这就是“共享内存”的威力！

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联合体大小的计算 —— 按最大房间算租金 💰

🔹 计算规则

1. 联合体大小 ≥ 最大成员的大小
2. 如果最大成员大小不是最大对齐数的整数倍，要对齐到其整数倍。

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✅ 经典练习

union Un1 {char c[5]; // 5字节，对齐数=1int i;     // 4字节，对齐数=4 → 最大对齐数=4
}; // 大小 ≥5，且是4的倍数 → 实际：8字节union Un2 {short c[7]; // 14字节，对齐数=2int i;      // 4字节，对齐数=4 → 最大对齐数=4
}; // 大小 ≥14，且是4的倍数 → 实际：16字节printf("%d\n", sizeof(union Un1)); // 8
printf("%d\n", sizeof(union Un2)); // 16

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联合体的实战应用 💡

🌟 应用1：判断大小端

int check_sys() {union {int i;char c;} un;un.i = 1;           // i = 00000001 00000000 00000000 00000001return un.c;        // 小端：低字节在低地址 → c=1；大端：c=0
}

✅ 返回 1 → 小端；返回 0 → 大端

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🌟 应用2：节省内存的礼品清单

❌ 原始设计：浪费空间

struct gift_list {int stock_number;double price;int item_type;// 所有商品属性全塞进来...char title[20];     // 图书用char design[30];    // 杯子/衬衫用int colors;         // 衬衫用// ... 其他属性
};

❌ 无论什么商品，都占用所有空间！

✅ 优化设计：联合体登场

struct gift_list {int stock_number;double price;int item_type;union {struct { char title[20]; char author[20]; int num_pages; } book;struct { char design[30]; } mug;struct { char design[30]; int colors; int sizes; } shirt;} item;
};

✅ 只有当前商品类型的属性占用内存，其他不占用！
空间节省高达 50%~70%！

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枚举类型的声明 —— 有限选项的“菜单列表” 📋

🌟 生活比喻：餐厅点餐菜单

餐厅不会让你“随便写菜名”，而是给你一个菜单：

• 红烧肉
• 宫保鸡丁
• 鱼香肉丝

枚举就是编程中的“菜单”——把可能的取值一一列出！

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✅ 基本语法

enum 枚举名 {枚举常量1,枚举常量2,...
};

✅ 示例：一周七天

enum Day {Mon,   // 0Tues,  // 1Wed,   // 2Thur,  // 3Fri,   // 4Sat,   // 5Sun    // 6
};

✅ 默认从 0 开始，依次递增 1。

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✅ 自定义值

enum Color {RED = 2,GREEN = 4,BLUE = 8
};

✅ 可以手动指定每个常量的值！

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枚举类型的优点 —— 比#define更聪明的常量 🧠

优点	说明
可读性强	FEMALE 比 1 更易理解
类型安全	编译器会检查类型，enum Sex 只能赋 MALE/FEMALE/SECRET
便于调试	调试器能显示 MALE，而不是 0
作用域清晰	可以定义在函数内，不会污染全局
一次定义多个	一行代码定义一组相关常量

✅ 对比 #define

// 用 #define
#define MALE 0
#define FEMALE 1
#define SECRET 2// 用 enum
enum Sex { MALE, FEMALE, SECRET };

✅ enum 更安全、更清晰、更专业！

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枚举类型的使用 —— 让代码“说人话” 💬

enum Color { RED = 1, GREEN = 2, BLUE = 4 };
enum Color clr = GREEN;  // ✅ 正确

✅ clr = GREEN; 比 clr = 2; 可读性高100倍！

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⚠️ C语言 vs C++

• C语言：可以 clr = 5;（允许整数赋值）
• C++：clr = 5; 会报错！类型检查更严格。

✅ 建议：即使C语言允许，也不要用整数直接赋值，保持代码清晰！

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🎯 总结：联合与枚举“双剑合璧”

类型	核心用途	关键特点
联合体	节省内存、数据转换	成员共享内存，任一时刻只一个有效
枚举	提升可读性、类型安全	有限取值一一列举，比#define更优

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🎯 恭喜你！
你已经掌握了C语言中“空间优化”和“代码美化”的两大利器！