C语言自定义类型详解（2）位断、枚举、联合知识汇总

本篇概要

本篇主要讲述C语言位断、枚举。联合的相关知识，包括哥哥自定义类型的基本声明，使用、优点。计算等相关知识。

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1.位断

相较于结构体，位断的出现就是为了节省空间。

1.1什么是位断？

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 。（现在也有char）
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

例：

struct A
{
int _a:2;//_a占用2个bit位
int _b:5;//_b占用5个bit位
int _c:10;
int _d:30;
};

这里一共47个比特位，8*6=48，按理说这个位断应该占用6个字节。

可是却显示占8个字节，这是为什么？
不管它占用多少，如果是正常的结构体类型，4个整形应该占用16个字节，相比于正常的结构体，确实省内存。

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。

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

int main()
{
	struct S s = { 0 };
	s.a = 10;
	s.b = 12;
	s.c = 3;
	s.d = 4;
	printf("%d", sizeof(struct S));
}

其内存分配方式如上图所示。

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。

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

1.3 位段的应用

如上图所示结构，比如4位版本号，只占4个比特位，我们不使用位断，最小只能使用char类型1个字节，32个比特位，会浪费很多地方。那么第一行每个单位都需要一个char，总共需要4个字节。

如果使用位断的话，那么只需要1个字节，刚好可以把第一行的所有东西放下。即可以节省非常多的地方。

这就是位断的意义。

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。

2.1 枚举类型的声明和定义

enum为枚举的关键字。
例：

enum Sex//性别
{
MALE,
FEMALE,
SECRET
};

enum Color//颜色
{
//枚举的可能取值
RED,//枚举常量
GREEN,
BLUE
};

int main()
{
	//MALE = 5;//ERR
	printf("%d\n", MALE);//0
	printf("%d\n", FEMALE);//1
	printf("%d\n", SECRET);//2
	enum Sex sex = SECRET;//也可以拿枚举取值给其赋值
	printf("%zd\n", sizeof(sex));//枚举变量所占内存空间大小是固定的数字，整形为4。
	return 0;
}

枚举输出默认顺序为0，1，2…这是固定的

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。
例:

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

2.2 枚举的优点

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. 防止了命名污染（封装）
4. 便于调试
5. 使用方便，一次可以定义多个常量

3.联合(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）。

3.1 联合类型的声明和定义

联合体的关键字是union

union Un
{
	char c;//1
	int i;//4
};

int main()
{
	union Un un;
	printf("%d\n", sizeof(un));
	printf("%p\n", &un);
	printf("%p\n", &(un.c));
	printf("%p\n", &(un.i));

	return 0;
}

其公用空间，所以称为联合体
也即是上面我们所说的特征。
改c的同时也会改掉i，所以不能同时使用两个成员。

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）。

3.3 利用联合体判断端脑是大端存储还是小端存储

如果你还不了解什么是大小端，可以看我之前的博客，此篇博客没有用联合体判断。
链接: link

int check_sys()
{
	union
	{
		char c;
		int i;
	}u;

	u.i = 1;
	return u.c;//返回1表示小端，返回0表示大端
}

int main()
{
	int ret = check_sys();
	if (ret == 1)
		printf("小端\n");
	else
		printf("大端\n");

	return 0;
}

3.4 联合大小的计算

1.联合的大小至少是最大成员的大小。（联合体的大小就是最大成员的大小，这句话是错的）
2.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。

union Un
{
	char c[5];//5
	int i;//4
};

int main() 
{
	printf("%zd\n", sizeof(union Un));

	return 0;
}

证明了第一点括号里的话是错的。
char c[5]的最大对齐数是1，int i的最大对齐数是4，所以最后是8.