认识联合体和枚举
目录
一.联合体
1.联合体的声明
2.联合体的特点
（一）内存共享
（二）大小等于最大成员的大小
另一特殊情况:
（三）一次只能使用一个成员
3.联合体相比较于结构体
（一）内存分配
（二）使用方式
（三）内存布局对比
（四）总结
二.枚举
1.特点
2.语法
3.特殊情况
（一）枚举类型的隐式转换
（二）枚举的作用域
（三）缺乏类型安全
（四）枚举的拓展
一.联合体
1.联合体的声明
联合体（Union） 是一种特殊的用户自定义数据类型，它允许在同一内存位置存储不同类型的数据，但同时只能存储其中一个成员。联合体的所有成员共享相同的内存空间，因此联合体的大小等于其最大成员的大小。
我们来看一下简单定义,有些类似于结构体.。
#include<stdio.h>
union un {int age;char i;
};
int main() {return 0;
}
虽然说结构上有些类似于结构体，但是看特点的话，他两各不相同，各有所长。
2.联合体的特点
（一）内存共享
联合体的所有成员共享同一块内存地址。意味着不论联合体有多少成员，它们都会使用同一个存储空间。只有一个成员可以在同一时刻存储有效数据。
优点:这种特性使联合体节省内存，特别适合多个数据不会同时使用的场景。
我们来看一个例子:
#include<stdio.h>
union un {int age;char i;
};
int main() {union un u = { 0 };u.age = 0x11223344;u.i = 0x55;return 0;
}
我们按F10进入逐过程:
查看内存:可以看到u.i的0x55覆盖了u.age的44
可以说明他们的内存是共享的！！！
（二）大小等于最大成员的大小
联合体的大小等于其最大成员的大小。虽然它可以有多个成员，但只会根据其中最大成员的大小来分配内存。
我们看一下例子:
#include<stdio.h>
union un {int age;char i;
};
int main() {union un u = { 0 };//计算一下联合体的大小printf("%zd", sizeof(u));return 0;
}
结果是:
解释:int四个字节,char一个字节,显然最大的是四个字节。联合体的大小即最大成员的大小
另一特殊情况:
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。
看一例子:
#include<stdio.h>
union un {char name[10];int age;
};
int main() {union un u = { 0 };printf("%zd", sizeof(u));return 0;
}
我们看一下结果:
可以看到联合体的大小并不是最大成员的大小10(char1个字节,1*10),是12(最大对齐数4,4的整数倍)
这里10个char类型和int类型就已经占用14个字节了，但是结果是12个字节，所以这里也能证明联合体的特点内存共享。
（三）一次只能使用一个成员
联合体（union）的特性是一次只能有效使用一个成员，因为所有成员共享同一块内存。当你向一个成员赋值时，之前赋值的其他成员数据会被覆盖。
其实也就是因为另一个特性内存共享导致的
#include <stdio.h>
#include <string.h>union MyUnion {int i;float f;char str[20];
};int main() {union MyUnion u;// 设置整数值u.i = 42;printf("设置整数后: u.i = %d\n", u.i);// 设置浮点数值，覆盖整数值u.f = 3.14;printf("设置浮点型之后: u.f = %.2f\n", u.f);// 整数值被覆盖，无法正常读取printf("u.i (设置浮点型之后) = %d (corrupted)\n", u.i);// 设置字符串，覆盖浮点数值strcpy(u.str, "Hello");printf("设置字符串后: u.str = %s\n", u.str);// 浮点数值被覆盖，无法正常读取printf("u.f (设置字符串后) = %.2f (corrupted)\n", u.f);return 0;
}结果:
3.联合体相比较于结构体
（一）内存分配
结构体：
- 结构体中的每个成员都有自己独立的内存空间。
- 结构体的总大小等于所有成员大小的总和（加上可能的内存对齐）。
- 成员的内存布局是顺序的，成员之间不会共享内存
联合体:
- 联合体中的所有成员共享同一块内存。
- 联合体的总大小等于其中最大成员的大小。
- 只能同时使用一个成员，存入一个成员的值会覆盖其他成员。
（二）使用方式
-
结构体：
- 结构体可以同时使用多个成员。每个成员都有独立的存储空间，互不干扰。
- 适合用于描述包含多个相关数据的复杂对象。
（三）内存布局对比
看看这两个代码内存的占用
我们看一下内存分布图:
（四）总结
| 特性 | 结构体 | 联合体 |
| 内存分配 | 每个成员都有独立内存，大小为所有成员之和。 | 所有成员共享同一块内存，大小为最大成员。 |
| 使用多个成员 | 可以同时使用多个成员。 | 一次只能使用一个成员，修改会覆盖其他成员。 |
| 适用场景 | 同时需要存储和操作多种数据类型。 | 不同时间只需使用一种数据类型，节省内存。 |
| 访问速度 | 各成员独立访问，互不影响。 | 需要判断当前存储的成员类型，可能增加复杂度。 |
二.枚举
枚举（enum）是一种用户自定义的数据类型，它由一组具名的常量组成。枚举常用于表示一组相关的离散值，赋予这些值易于理解的名称，增强代码的可读性和维护性。
1.特点
- 命名常量：枚举为一组常量提供了有意义的名字，使代码更具可读性。
- 整数值：在大多数编程语言中，枚举中的每个常量值都与一个整数值对应，通常从
0开始递增，除非显式指定。- 类型安全：枚举类型可以帮助确保在代码中只能使用有效的枚举常量，而不会混用其他不相关的值。
2.语法
看个例子:
#include <stdio.h>enum Weekday {SUNDAY, // 默认值为 0MONDAY, // 1TUESDAY, // 2WEDNESDAY, // 3THURSDAY, // 4FRIDAY, // 5SATURDAY // 6
};int main() {enum Weekday today;today = WEDNESDAY;if (today == WEDNESDAY) {printf("Today is Wednesday!\n");}return 0;
}
结果如图:
第二个例子（如果对某个成员赋值，后续成员会从该值开始递增）:
enum EnumName {ENUM_VALUE1, //0ENUM_VALUE2, //1ENUM_VALUE3 = 10, // 可以显式指定值ENUM_VALUE4 // 之后的值会递增，即11
};
枚举中的每个常量值都与一个整数值对应，通常从
0开始递增，除非显式指定。
ps:要注意每个成员用"，"隔开
3.特殊情况
（一）枚举类型的隐式转换
枚举类型在 C 语言中实际上是整型，可能导致与整型混淆。比如，可以将整型值赋给枚举类型：
enum Weekday { SUNDAY, MONDAY, TUESDAY };
enum Weekday day = 3; // 这是合法的，但不安全
（二）枚举的作用域
在 C 语言中，枚举的常量在枚举定义的作用域内可见，但不会限定在枚举类型内部：
enum Colors { RED, GREEN, BLUE };
int color = RED; // 合法，因为 RED 在全局作用域中可见
（三）缺乏类型安全
尽管枚举在一定程度上提供了类型安全，但它们的整型本质仍然使得在比较或赋值时存在风险。例如，可以将一个枚举类型的变量赋值为与之不相关的整数值，这可能导致逻辑错误：
enum Direction { NORTH, SOUTH, EAST, WEST };
enum Direction dir = 10; // 合法，但不正确
（四）枚举的拓展
在 C 语言中，枚举类型一旦定义就不能被扩展或修改。它的值和成员是固定的。因此，枚举不能如同其他数据类型那样进行动态修改。