C语言进阶：共用体和枚举

一、共用体

共用体看起来很像结构体，只不过关键字由 struct 换成了 union 。由于 union 单词本意是联合的意思，因此也叫联合体。它与结构体的主要区别在于：

• 结构体定义一个由多个数据成员组成的特殊类型
• 共用体定义了一块为所有数据成员共享的内存

1.1、共用体（union）的概念

共用体使得几种不同类型的变量存放到同一个内存单元之中，因此，在某一个时刻共用体有且只有一个值——某个数据成员的值。由于所有成员共享一块内存，因此共用体的大小等于最大成员的大小。

定义共用体的一般形式如下：

union 共用体名称 {成员列表
} 变量列表;

例如：

union MyFirstUnion {int a;char b;float c;
} myFirstUnion;

上述定义了一个共用体类型 union MyFirstUnion（可以使用它来声明共用体变量），其中 myFirstUnion 为定义共用体的变量。它占用32个比特位的空间，因为float类型占用空间最大为32位，所以整个共用体的大小就是32位。

可以看到，共用体和结构体不管是在定义上还是变量的声明上都是非常相似的。不过，结构体变量的大小是所有数据成员大小的总和，每个成员都有自己的内存单元，而且还遵循结构体内存对齐等一系列规则；然而，共用体的大小则是数据成员中最大内存长度的大小。例如：上述共用体大小就是32bit与float类型大小一致。

1.2、共用体变量的引用

共用体变量定义完成后，就可以引用其中的数据成员。引用形式为：“ 共用体变量名称 . 成员名称”。以前面定义的 myFirstUnion 为例：

myFirstUnion.a;
myFirstUnion.b;
myFirstUnion.c;

注意：不能在输出语句中直接引用共用体实体变量，如：printf("%d", myFirstUnion)。因为这是一种不明确的引用，编译器不知道是哪一个成员，可能会导致程序崩溃或是得到一个意料之外的值。

简单实例：设计一个交通工具的共用体，让用户自行选择出行方式。

思考：在某一特定时间内，人们采取的出行方式只能有一种。换言之，你选择了坐公交车，就不可能在公交车上开私家车。

实例代码如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 坐公交
typedef struct bus {char name[50];
} Bus;// 开小车
typedef struct car {char name[50];
} Car;// 出行方式
union Transport{Bus a;Car b;
};int main() {union Transport t;strcpy(t.a.name, "公交车");strcpy(t.b.name, "五菱宏光");printf("出行方式：%s\n", t.a.name);printf("出行方式：%s\n", t.b.name);return 0;
}

在程序中，在同一时间内改变共用体的某一个成员，其他成员也会随之改变。当给某个特定成员赋值时，其他成员的值也会具有相同的含义，这是因为他们的值的每一个比特位都被新的值所覆盖。这正好表明共用体中的变量使用的空间是同一片空间，只要有一个变了，其他的也随之变化。执行效果如下图所示：

1.3、共用体变量的初始化

定义共用体变量时，可以同时进行初始化操作。与结构体类似，初始化的值要放在大括号中。需要注意的是：

对共用体变量进行初始化时，只需要给一个初始化的值就够了，其类型必须和共用体的第一个成员的类型一致。如果共用体的第一个成员是结构体类型，则初始化的值可以包含多个用于初始化该结构体的表达式。例如：

#include <stdio.h>
union Test {char a;int b;
}int main(){union Test test = {128};printf("%d\n", test.b);return 0;
}

输出结果图：

显然，输出与实际值不相同，这是因为，初始化时 128 是赋值在变量 a 上面的，而 a

是一个有符号的 char，取值在 -128~127 之间，128超出了他的取值范围。使用%d打印应该输出 -128才对，然而容易被忽视的是 char 只占用 1 个字节，而 b 是 int 类型，占用 4 个字节，剩下的三个字节被编译器随机分配了。且看下面几幅图（gcc 小端序）：

可见，每次结果不尽相同。说明得到的是一个随机值，而 test.a 与分析一致，输出 -128。

1.4、共用体数据特点总结

在使用共用体时，应注意以下几点：

• 同一内存虽然可以用来存放不同类型成员，但是每次只能存放一种类型，而不能同时存放所有类型。也就是说，无论共用体中有多少变量，在同一时间类，起作用的有且只有一个。
• 共用体变量中，起作用的永远是最后存放的成员。存入新成员后，原有成员将失去作用。
• 共用体变量的地址与成员地址是一样的，因为他们指向同一片空间
• 不要直接对共用体变量名赋值（看上述示例），也不能企图引用变量名来得到一个值

正确赋值方式，明确指明初始化变量：

二、枚举

实际问题中，有些变量的值会被限定在一个范围内。比如，一周只有7天，一年只有12个月等等。如果把这些变量声明为整型、字符型等显得有些不够妥当。为此：C 语言提供了枚举类型。

枚举类型是一种基本数据类型，不能被二次拆分。利用关键字 enum 进行声明，并使用枚举类型来定义变量。一个枚举类型包含一组相关的标识符，每个标识符对应一个整数值，成为枚举常量。

例如(定义三原色)：

enum Colors(Red,Green,Blue);

Colors是枚举类型变量，括号中第一个标识符对应的值是0，其后依次递增1。

注意：每个标识符都是唯一的，且不能采用关键字或当前作用域以内其他相同的标识符名称。

在定义枚举变量时，可以指定初始值，后面的值依次加1，例如：

enum Colors(Red = 1,Green,Blue);

这样 Red = 1， Green = 2, Blue = 3。

示例代码：

#include <stdio.h>
enum Color {Red = 1,Blue,Green
} color;int main () {int chooseColor = 0;printf("1表示红色，2表示蓝色，3表示绿色\n，请选择你心仪的颜色（输入对应的数字即可）：");scanf("%d", &chooseColor);switch(chooseColor) {case Red:printf("\n红色\n");break;case Blue:printf("\n蓝色\n");break;case Green:printf("\n绿色\n");break;default:printf("\n没有这种颜色\n");break;}return 0;
}

执行效果图如下：

三、typedef关键字详解

typedef 的作用是为某个数据类型定义一个新的名字。这里的数据类型可以是基本数据类型（int、char、float等等）、数组类型、指针类型。也可以是用户自定义的数据类型：结构体、共用体、枚举等等。

使用 typedef 关键字的目的一般有两个：一是给复杂类型进行简化（复杂函数指针类型），二是给变量取一个容易记住的名字。

3.1、为基本数据类型定义别名

例如：

typedef long long Llong;

这里Llong就代表long long 这种数据类型，可以用来定义长整型变量。

3.2、为结构体、共用体和枚举类型定义简洁的名称

例如：

typedef struct Node {int data;struct Node * next;
} N;

这里的N，就表示结构体类型struct Node。

3.3、为数组类型定义简介的名称

例如：

typedef int Int_Array[50];
Int_Array[50] arr;

这里的arr就表示Int_Array[50]。

3.4、为指针类型定义别名

例如：

typedef float* ptrF;

这样，就要可以用ptrF来表示一个指向float类型数据的指针