【C语言】位段,枚举和联合体详解

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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:

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。 

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 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:

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 下面通过编译器的调试,观察内存中的值是否是 620306 这些值:

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 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;
}

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 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:【C语言】位段,枚举和联合体详解_第6张图片

 

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:

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 面试题:

写一个程序判断当前计算机的大小端存储

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 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;
}

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