【C语言】位段，枚举和联合体详解

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。

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：

增加代码的可读性和可维护性
和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。
便于调试
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;
}