【C语言】位段，枚举和联合体详解

素颜马尾好姑娘i 2023-10-15 08:03 161阅读 0赞

## ![d035b3901d794e97abba01cf7e338f99.gif][] ##

**目录**

1.位段

1.1 什么是位段

1.2 位段的内存分配

1.3 位段的跨平台问题

2.枚举

2.1 枚举类型的定义

2.2 枚举的优点

3. 联合（共用体）

3.1 联合类型的定义

3.2 联合的特点

3.3 联合大小的计算

--------------------

## 1.位段 ##

### 1.1 什么是位段 ###

位段的声明和结构体是类似的，有两个不同：

> 1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或 signed int 。
> 
> 2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

比如：

struct A
    {
    	int _a : 2;
    	int _b : 5;
    	int _c : 10;
    	int _d : 30;
    };

A就是一个位段类型。 那位段A的大小是多少？

printf("%d\n", sizeof(struct A));

在VS上位段A的大小是8字节：

![97732b0f83c048f7ade2d608f657c930.png][]

因此，我们可以大胆的推测：位段的成员名冒号后边的数字代表的就是该成员的大小。

### 1.2 位段的内存分配 ###

1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char （属于整形家族）类型

2. 位段的空间上是按照需要以4个字节（ int ）或者1个字节（ char ）的方式来开辟的。

3. 位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。

//一个例子
    struct S
    {
     char a:3;
     char b:4;
     char c:5;
     char d:4;
    };
    struct S s = {0};
    s.a = 10;
    s.b = 12;
    s.c = 3;
    s.d = 4;
    //空间是如何开辟的？

C语言并没有规定尾端的存储方式，不同编译器的存储方式可能会有所不同。

![07e5ae6b81a741b3a5743cac4f61dcef.png][]

我们在编译器上输出结果：

printf("%d\n", sizeof(struct S));

![f5aad73050e248fc9dab7a1094f75b85.png][]

我们发现，在VS编译器是输出S的大小确实是3字节，下面，我们进一步进行验证：

![37ef9246adcd45f289bd5f485e8295ac.png][]

下面通过编译器的调试，观察内存中的值是否是 620306 这些值：

![eff57a7a12394a7a95e2b71b9567085c.png][]

验证的结果是正确的。

> 当然，上面验证的只是VS平台上位段的存储方式，对于其他平台，我们就不得而知了。

### 1.3 位段的跨平台问题 ###

1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。

2. 位段中最大位的数目不能确定。（16位机器最大16，32位机器最大32，写成27，在16位机 器会出问题。

3. 位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。

4. 当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的位时，是 舍弃剩余的位还是利用，这是不确定的。

**总结：**

> 跟结构相比，位段可以达到同样的效果，并且可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。

## 2.枚举 ##

枚举顾名思义就是一一列举。

把可能的取值一一列举。

比如我们现实生活中：

> 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

这里就可以使用枚举了。

### 2.1 枚举类型的定义 ###

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
    };

以上定义的 enum Day ， enum Sex ， enum Color 都是枚举类型。 \{\}中的内容是枚举类型的可能取值，也叫枚举常量 。 **这些可能取值都是有值的，默认从0开始，依次递增1。**

以颜色为例：

enum Color//颜色
    {
    	RED,
    	GREEN,
    	BLUE
    };
    int main()
    {
    	printf("%d\n", RED);
    	printf("%d\n", GREEN);
    	printf("%d\n", BLUE);
    	return 0;
    }

![9ad3a8fa41834b15b471da4a77732910.png][]

当然在声明枚举类型的时候也可以赋初值。 例如：

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

修改默认值：![c3bda8603b95406daec6758888e9f6ce.png][]

### 2.2 枚举的优点 ###

> 为什么使用枚举？

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
4.  使用方便，一次可以定义多个常量

##  ##

## 3. 联合（共用体） ##

### 3.1 联合类型的定义 ###

联合也是一种特殊的自定义类型，**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同一块空间（所以联合也叫共用体）**。 比如：

union Un
    {
    	char c;
    	int i;
    };

### 3.2 联合的特点 ###

**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）。

union Un
    {
    	char c;
    	int i;
    };
    int main()
    {
    	printf("%d\n", sizeof(union Un));
    	return 0;
    }

![ac9e8963381c49c2823e615c61b63ef0.png][]

**联合的成员是共用同一块内存空间的：**

![44bea58f35054a72966e60e1e8027bda.png][]

面试题：

> 写一个程序判断当前计算机的大小端存储

![e76a27c58cd2443eb3a08383a6e7965b.png][]

以前我们写过类似于这样的代码来判断：

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

现在我们也可以使用联合体来判断：

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

### 3.3 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。

比如：

union Un1
    {
    	char c[5];
    	int i;
    };
    union Un2
    {
    	short c[7];
    	int i;
    };
    int main()
    {
    	printf("%d\n", sizeof(union Un1));
    	printf("%d\n", sizeof(union Un2));
    	return 0;
    }

![09923e875a124de2810f265d11e76e05.png][]

![58fd7fce10f14a5988971793bf937400.gif][]

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