C 语言联合与枚举：自定义类型的核心解析

上篇博客中，我们通过学习了解了C语言中一种自定义类型结构体的相关知识，那么该语言中是否还拥有相似的自定义类型呢？这将是我们今天学习的目标。

1.联合体

联合体其实跟结构体类似，也是由一个或多个成员构成，这些成员可以是不同类型。

以下是联合体的定义：

在C语言中，联合体（Union）是一种特殊的数据结构，允许在同一内存位置存储不同的数据类型。

1.1联合体的声明与创建

union un {
	int n;
	char ch;
};

int main()
{
	//声明
	union un u1;

	union un* pu = &u1;

	u1.ch = 'w';
	printf("%c\n", u1.ch);
	printf("%c\n", pu->ch);
	u1.n = 5;
	printf("%d\n", u1.n);
	printf("%d\n", pu->n);
	return 0;
}

我们在上面的代码中可以看到，联合体和结构体有非常多类似的地方，创建，声明，访问成员变量都很相似。

 1.2联合体在内存中的存储

编译器在为联合体分配内存时，并不会像结构体一样为每个成员变量都分配内存，它只会分配在内存中占用最大空间的成员变量的空间，其他变量将会于该变量共用这一块空间，所以联合体又叫共用体。所以有一点要注意：给联合体其中一个变量赋值，其他成员的值往往也会跟着变化。

从第一个代码的结果我们可以发现：联合体本身和联合体的成员变量的首个字节地址时相同的。第二个代码我们分别给变量 i 和 c 赋值，发现 i 的结果会被 c 的赋值给覆盖掉，画出它们的内存布局图：

 1.3相同成员的结构体与内存比较

struct S
{
	char c;
	int i;
};

struct S s = { 0 };


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

 我们画出它们的内存空间图进行比较：

 我们可以看到，结构体的每个成员都有自己的内存空间，而联合体中 i 和 c 共工用一块空间的。

1.4联合体内存空间大小的计算

 在前面我们说过，编译器只会分配联合体在内存中占用最大空间的成员变量的空间，其实这是不全面的，他还有以下两条规则：

1. 联合体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，要对齐到最大对齐数的整数倍。

我们看下面代码：

 第一个联合体un1内部有两个变量，一个是char型数组，一个是 int 类型，计算字符型数组的对齐数时，我们并不会将它的对齐数看作5，而是将其与char类型一样看待，所以他的对齐数是1，而整型类型的对齐数是4，所以un1的对齐数为4，但是该联合体最大成员大小是5，所以该联合体大小为8。

 第一个联合体un2内部也是两个变量，一个是short类型数组，一个是int类型，计算short型数组的对齐数时，也是一样的规则，将其与short类型一样看待，所以他的对齐数是2，而整型类型的对齐数是4，所以un1的对齐数为4，但是该联合体最大成员大小是34，所以该联合体大小为36。

1.5联合体的应用

使用联合体时，因为给它分配的内存空间要少于同样类型结构体，所以使用联合体是要更节省空间的，我们来句一个例子。

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：书名、作者、⻚数

杯⼦：设计

衬衫：设计、可选颜⾊、可选尺⼨

我们不加思索，直接写出结构体：

struct gift_list
{
	int stock_number;//库存量
	double price;//价格
	int item_type;//商品类型

	char title[20];//书名
	char author[20];//作者
	int num_pages;//页数

	char design[30];//设计
	int color;//颜色
	int szie;//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。

struct gift_list
{
	int stock_number;//库存量
	double price;//价格
	int item_type;//商品类型

	union 
	{
		struct 
		{
			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 color;//颜色
			int szie;//尺寸
		}shirt;
	}item;
};

 下面我们再来做一个熟悉的练习，写一个程序，判断当前机器是大端还是小端？为什么说熟悉呢？因为我们在之前的博客里已经讲过这道题了，之前我们时这样做的：

int main()
{
	int n = 1;
	int* ps = &n;
	if (*((char*)ps) == 1)
		printf("小端");
	else
		printf("大端");
	return 0;
}

之前我们是用了强制转换来这道题的，学习了联合体后，我们有没有其他的思路呢？看下面代码：

union
{
	int i;
	char c;
}un;

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

这个代码利用了联合体内变量共用同一块内存，如果是小端存储模式，将i赋值为1，那么c也会被赋值为1，如果没有，则证明是大端存储模式。 

 2.枚举类型

2.1枚举变量的声明

枚举顾名思义就是⼀⼀列举。

把可能的取值⼀⼀列举。

enum Month
{
	Mon,
	Tues,
	Wed,
	Thur,
	Fri,
	Sat,
	Sun
};

enum Sex
{
	male,
	female,
	secret,
};

enum Color
{
	red,
	green,
	blue
};

//默认
enum Color
{
	red = 0,
	green = 1,
	blue = 2
};

enum Color
{
	red = 1,
	green = 5,
	blue = 9
};

2.2枚举变量的优点

我们可以使⽤ #define 定义常量，为什么⾮要使⽤枚举？

枚举的优点：

1. 增加代码的可读性和可维护性

2. 和#define定义的标识符⽐较枚举有类型检查，更加严谨。

3. 便于调试，预处理阶段会删除 #define 定义的符号

4. 使⽤⽅便，⼀次可以定义多个常量

5. 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

2.3枚举的使用 

enum Color//颜⾊
{
 RED=1,
 GREEN=2,
 BLUE=4
};
enum Color clr = GREEN;//使⽤枚举常量给枚举变量赋值