【C语言】位段枚举联合

鹅，鹅，鹅，曲项向天歌。白毛浮绿水，红掌拨清波。 — 唐代·骆宾王《咏鹅》

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这篇博客我们会详细介绍位段，以及枚举类型和联合类型

位段是什么？

位段的声明和结构是类似的，有两个不同：
1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 以及 char或unsigned char。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字

struct A
{
 int _a:2; //a这个成员只占2个bit位  
 int _b:5; //b这个成员只占5个bit位
 int _c:10;
 int _d:30;
};

这个A就是一个位段类型 。
但是我们要根据需求来决定：后分配几个比特位比如下面的情况：

int _a:2;
//_a这个成员只占2个bit位 
只有两个比特位的取值就是下面
//00-0
//01-1
//10-2
//11-3
只可能表达0~3这4个值没有其他值

有些时候不需要那么大一个int 所以才用位段。

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。(我们讲的是VS的)

struct A
{
	int _a : 2;//_a这个成员只占2个bit位
	int _b : 5;//_b这个成员只占5个bit位
	int _c : 10;
	int _d : 30;
};//8

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

	return 0;
}

1. int 在32位下是32bit, _a占2 _b占5 _c占10 还剩下15。
2. 这15个比特位就直接给_d使用吗？这个要取决于编译器，还剩15个d肯定是不够的。
3. 我们肯定要开辟另外4个字节，那么问题来了，还剩的这15个我们用不用？反正VS不用。
   接下来我们更仔细的研究一下

struct S
{
	char a : 3;
	char b : 4;
	char c : 5;
	char d : 4;
};

int main()
{
	struct S s = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(s));

	s.a = 10;
	s.b = 12;
	s.c = 3;
	s.d = 4;

	return 0;
}

这就是在内存的排列方式。

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。

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。

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，一次递增1，当然在定义的时候也可以赋初值。

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

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 (类似Switch的case 1 改成 case Add)
2. 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。（C语言检查不够严格，cpp更严格）enum Color c = 5; 5 是int类型 c 是enum color类型
3. 防止了命名污染（封装）限制了使用范围，而#define全局使用
4. 便于调试调试发生在.exe，而enum在调试的时候跟我们看到的是一样的，而#define不一样变成了#define定义的值
5. 使用方便，一次可以定义多个常量 （#define太麻烦而且一次只能定义一个）

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;               上面已经讲过了，

联合体（共用体）

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;//1
	int i;//4
};

int main()
{
	union Un u;
	
	printf("%d", sizeof(u));

	return 0;
}

那么这个联合体大小为多少呢？

为什么？，我们来探究。

union Un
{
	char c;//1
	int i;//4
};
int main()
{
	union Un u;
	printf("%d\n", sizeof(u));
	printf("%p\n", &u);
	printf("%p\n", &(u.c));
	printf("%p\n", &(u.i));
	return 0;
}

我们尝试打印一下联合体的地址，以及c变量，i变量的地址。

发现居然都是一样的！

我们画图简单的表述一下就知道了，这就是共用的意义。那么我们可以合理的想象，如果c变量中放了一个值，如果再在i变量中放一个值是不是就会把c变量的值改变呢？或者反过来也是一样呢？
在介绍一个问题之前我们先介绍一下联合体的原则：
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）。

联合的特点

//下面输出的结果是什么？
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%x\n", un.i);

这就是跟小端有关系了。

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];//1
 int i;//4


  //0      char   
  //1      char
  //2      char
  //3      char
  //4      char

   共用前4个字节   int
   一共是5个字节再对齐到8    
    
};

union Un2
{
    short c[7];
    int i;//公用前4个字节
};
//  c:2-15 
//  i:2-5
//下面输出的结果是什么？
int main()
{
    printf("%d\n", sizeof(union Un2));
    return 0;
}

总结

这篇博客是用来梳理位段枚举联合的相关知识的，能让我们很好的了解位段枚举联合的特性和运用，让我们的C语言功底更上一层楼 完(๑′ᴗ‵๑)