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【C语言进阶】枚举与联合体

news 来源：原创 2024/10/6 22:28:25

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一：枚举

枚举顾名思义就是一一列举。把可能的取值一一列举出来，比如我们现实生活中的：一周的星期一到星期日是有限的7天，可以一一列举；性别有：男、女、保密，也可以一一列举；月份有12个月也可以一一列举。向这些可以一一列举的数据，我们就可以把他们定义成枚举类型

1.1：枚举类型的定义：

enum Sex//括号里面添加的是枚举未来的可能取值,这些取值是不能被修改的，因此我们把这些值叫做枚举常量
{
	MALE,
	FEMALE,
	SECRET
};
//这就是声明了一个枚举类型

int main()
{
	enum Sex s;//定义一个枚举变量
	return 0;
}

上面代码中的 enum Sex 就是我们定义出来的一个枚举类型。我们发现它和结构体的声明十分相似，但也有不同的地方，比如：结构体中的关键字是 struct 而枚举的关键字是 enum ；结构体的 { } 里面是结构体的成员列表，而枚举的 { } 里是枚举未来的可能取值，这些值是不能被修改的，因此我们也把这些值叫做枚举常量；最后一点不同在于，结构体的每一个成员后边都要加 : 隔开，而枚举常量之间是用 , 加以区分。

枚举常量的取值：

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通过打印我们发现，枚举常量的默认取值是从 $0$ 开始的，每次递增 $1$ 。当然我们在定义枚举类型的时候，也可以给他们赋初值

此时这三个枚举常量的值就不再是 $0$ 、 $1$ 、 $2$ 了，而是我们初始化赋值的 $1$ 、 $2$ 、 $4$ 。如果只初始化枚举常量其中的某一个，后面的枚举常量会在当前初始化值的基础上，每次自增 $1$

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如上，我们只初始化了枚举常量中的 FEMALE 给它赋值成 $2$ ，MALE 还是默认的从 $0$ 开始，SECRET 则是在它前一个枚举常量 FEMALI $2$ 的基础上自增了 $1$ 。

注意：
枚举类型的变量在赋值的时候，最好用枚举常量来赋值

enum Sex//括号里面添加的是枚举未来的可能取值,这些取值是不能被修改的，因此我们把这些值叫做枚举常量
{
	MALE ,
	FEMALE = 2,
	SECRET 
};
//这就是声明了一个枚举类型

int main()
{
	enum Sex s = FEMALE;//最好是这样写
	enum Sex s = 2;//避免这样写 在C++中就会报错
	return 0;
}

1.1：枚举的优点：

增加代码的可读性和可维护性
和 #define 定义的标识符比较，枚举有类型检查，更加严谨
防止了命名污染（封装）
便于调试，#define在调试的时候会完成替换
使用方便，一次可以定义多个变量

1.2：枚举的使用：

enum Color//颜色
{
 RED=1,
 GREEN=2,
 BLUE=4
};
enum Color clr = GREEN;//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。
clr = 5;//避免这样写

一个枚举类型变量的大小是？
已给枚举变量，只会用来存放一个枚举常量的值，所以一个枚举变量的大小应该就是一个 int 的大小，也就是4个字节。下面我们通过代码来测试一下。
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可以看出一个枚举类型的大小确实就是4个字节。

二：联合（共用体）

2.1：联合类型的定义：

联合也是一种特殊的自定义类型，它的关键字是 union 这种类型定义的变量也包含一系列的成员，特征是这些成员公用一块空间（所以联合也叫共用体）

union UN
{
	char c;
	int i;
};
//定义了一个共用体类型

int main()
{
	union UN un;//定义了一个共用体变量
	return 0;
}

2.2：联合类型的特点：

联合的成员是共用同一块内存空间的，这样一个联合变量的大小，至少是最大成员的大小（因为联合至少得有能力保存最大的那个成员），受限于联合体的特点，我们不会同时使用联合里面的成员，只会用一种的一个。

union UN
{
	char c;
	int i;
};
//定义了一个共用体类型

int main()
{
	union UN un;//定义了一个共用体变量
	printf("%d\n", sizeof(un));
	printf("%p\n", &un);
	printf("%p\n", &un.c);
	printf("%p\n", &un.i);
	return 0;
}
//结果：
4
00EFFA2C
00EFFA2C
00EFFA2C

可以看出，un、un.c、un.i它们三个的起始地址都一样，这也说明，联合体的成员确实会共用同一块内存空间。

2.3：联合大小的计算：

联合的大小至少是最大成员的大小
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。

举个例子：
大家猜猜下面这个联合体的大小是多少？

union Un1
{
	char c[5];
	int i;
};

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(union Un1));
	return 0;
}

这里我们可能会想，c 的大小是5个字节，i 的大小是1个字节，取较大的，所以算出这个联合体的大小是5个字节。但实际打印出来的确是 $8$ ，说明这个来联合体的大小是 $8$ 个字节，为什么呢？这是因为，我们在计算的时候忽略了上面联合体大小计算的第二点 —— 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。我们来分析一下这个联合体的大小，首先对数组 c 来说，它的对齐数是从数组一个成员的大小和默认对齐数中取较小的，这里 c 数组是 char 型，所以它的一个成员的大小是 $1$ 个字节，vs中默认对齐数是 $8$ ，故数组 c 的对齐数应该是 $1$ ，i 的对齐数是从它自身大小和默认对齐数中取最小的，也就是 $4$ ，综上，联合的最大成员，也就是 c 的大小是 $5$ 个字节，联合中的最大对齐数是 $4$ ，显然 $5$ 不是 $4$ 的倍数，因此来联合的大小就要对齐到最大对齐数的整数倍， $5$ 接下来，只有 $8$ 是最大对齐数 $4$ 的倍数，因此最终这个联合体的大小是 $8$ 个字节。

2.4：判断当前机器的大小端：

方法一：

int main()
{
	int a = 1;// 00 00 00 01
	//假设左边低地址————————>右边高地址
	//小端存储 - - 01 00 00 00
	//大端存储 - - 00 00 00 01
	//因此我们可以通过判断首地址处的一个字节里面存放的是0还是1来判断大小端
	if (*(char*)&a == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

方法二：

union Un
{
	char c;
	int i;
};

int main()
{
	union Un un;
	un.i = 1;
	if (un.c == 1)
	{
		printf("小端\n");
	}
	else
	{
		printf("大端\n");
	}
	return 0;
}

方法二这里就是利用了联合体的特性，先把联合体里的 int 型变量赋值成 $1$ ，再用联合体里的 char 型变量取访问，因为联合体的成员共用一块空间，且 char 型变量，一次只能访问一个字节，我们就可以通过看 char 类型访问到的是不是 $1$ 来判断大小端，就不用再像方法一那样，取 int 型的地址，然后再强制转换成 char* 的指针，再去解引用。方法二就显得比较巧妙。

总结：
今天的分享到这里就结束了，今天我们学习了枚举和联合体这两个自定义类型，知道了如何定义一个枚举变量以及它相较于 #define 的优点。在联合体这一块，我们知道了它的最大特点，即联合体的成员会共用同一块空间，了解了一个联合体大小的计算方法。
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