【C语言】位段，枚举和联合体详解

 

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

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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：

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。 

 我们在编译器上输出结果：

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

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：

 下面通过编译器的调试，观察内存中的值是否是 620306 这些值：

 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;
}

 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：

 

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;
}

 联合的成员是共用同一块内存空间的：

 面试题：

写一个程序判断当前计算机的大小端存储

 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;
}