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零基础入门C语言之枚举和联合体

news 2025/11/6 10:32:58

在阅读本文章之前，建议读者先阅读专栏内前面的文章。

前言

本文主要介绍与两种自定义类型枚举和联合体相关的知识。

一、联合体

像结构体一样，联合体也是由一个或多个成员构成，这些成员可以是不同的类型。但是编译器只会为最大的成员分配足够的内存空间。所有的成员此时会共用同一块内存空间，当我们给联合体内部一个成员赋值，其他成员的值也会因此发生变化。我们键入如下的代码：

#include <stdio.h>
//联合类型的声明
union Un
{char c;int i;
};
int main()
{union Un un = { 0 };printf("%zd\n", sizeof(un));return 0;
}

其输出结果如下：

因为在这个联合体之中，较大的部分是整型变量，所以这个联合体的大小为4字节。为什么会这样呢？我们知道联合体的成员共用一块内存空间，这样一个联合变量的大小，至少就是最大成员的大小。我们再键入下面这段代码：

#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;
}

其运行结果如下：

这段代码证明了我们上面所言非虚，我们再来试试下面这段代码：

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

其输出结果如下：

我们发现这第四个字节的内容被修改为了55，我们分析后可以画出这个图：

如果我们把相同的成员变量的结构体和联合体进行对比的话，也就是如下的代码：

struct S
{char c;int i;
};
struct S s = {0};
union Un
{char c;int i;
};
union Un un = {0};

二者的内存分配区别就如下：

我们在前面已经提到，联合体的大小至少是最大成员的大小，而当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。我们键入如下的代码：

#include <stdio.h>
union Un1
{char c[5];int i;
};
union Un2
{short c[7];int i;
};
int main()
{//下⾯输出的结果是什么？printf("%d\n", sizeof(union Un1));printf("%d\n", sizeof(union Un2));return 0;
}

其运行结果如下;

可以看到，结果并非是5和7，而是8和16，这就说明了联合体的大小只是至少是最大成员大小，但它也同时应该是最大对齐数的整数倍。我们使用联合体是可以节省空间的，比如我们要搞一个活动，要上线一个礼品兑换单，礼品兑换单中有三种商品，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的其他信息。图书有书名、作者、页数；杯子有设计；衬衫有设计、可选颜色、可选尺寸。那我们不耐心思考，直接写出一下结构：

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;//⻚数char design[30];//设计int colors;//颜⾊int sizes;//尺⼨
};

上述的结构其实设计的很简单，用起来也方便，但是结构的设计中包含了所有礼品的各种属性，这样使得结构体的大小就会偏大，比较浪费内存。因为对于礼品兑换单中的商品来说，只有部分属性信息是常用的。比如商品是图书，就不需要design、colors、sizes。所以我们就可以把公共属性单独写出来，剩余属于各种商品本身的属性使用联合体起来，这样就可以介绍所需的内存空间，一定程度上节省了内存。也就是如下的代码：

struct gift_list
{int stock_number;//库存量double price; //定价int item_type;//商品类型union {struct{char title[20];//书名char author[20];//作者int num_pages;//⻚数}book;struct{char design[30];//设计}mug;struct{char design[30];//设计int colors;//颜⾊int sizes;//尺⼨}shirt;}item;
};

在联合体的最后，请读者思考一个问题，我该如何使用联合体判断系统是大端还是小端？我给出示例的代码：

int check_sys()
{union{int i;char c;}un;un.i = 1;return un.c;//返回1是⼩端，返回0是⼤端
}

与我们之前的代码相比，这个代码是十分巧妙的。

二、枚举

枚举顾名思义就是一一列举，它能够让我们把所有的可能取值一一列举出来。我们给出下面举例：

enum Day//星期
{Mon,Tues,Wed,Thur,Fri,Sat,Sun
};
enum Sex//性别
{MALE,FEMALE,SECRET
};
enum Color//颜⾊
{RED,GREEN,BLUE
};

在大括号中的内容都是枚举类型的可能取值，也叫作枚举常量。这些可能取值都是有值的，默认都是从0开始，依次递增1，当然我们也可以在声明枚举类型时赋初值。即如下代码：

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

但是这种效果我们也可以通过使用define来实现，我们为什么还要再使用枚举类型呢？枚举的优点有以下几个，首先它能够增强代码的可读性和可维护性；其次与宏定义的标识符相比枚举是有类型检查的，更加严谨；然后它更便于调试，在预处理阶段我们会删除宏定义的符号；并且它的使用更方便，可以一次定义多个变量；最后枚举常量是遵循作用域规则的，枚举声明在函数内，只能在函数内使用。我们在使用这种类型的时候，要这么操作：

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

总结

本文介绍了C语言中的两种自定义类型：联合体和枚举。联合体允许不同成员共享同一内存空间，其大小由最大成员决定，并需考虑内存对齐。通过联合体可以节省内存空间，文中举例说明了联合体在实际应用中的优势。枚举类型则用于列举所有可能的取值，增强了代码的可读性和类型安全性。相比宏定义，枚举具有类型检查、调试便利等优点。文章还演示了如何利用联合体判断系统的大小端模式，展示了联合体的巧妙应用。

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