第十八讲：联合和枚举
1.联合体（共用体）
1.1联合体的声明
联合体和结构体相似，联合体也是由一个或多个成员构成，这些成员可以是不同的类型，但是与结构体不同的是，联合体只为最大的成员分配足够的内存空间，而联合体的成员公用同一块内存空间，所以联合体也叫共用体，联合体的声明如下：
//1.1联合体的声明
//联合体的声明与结构体类似
union Book
{
char name[10];
int id;
};
int main()
{
//联合体变量的定义
union Book b1 = { 0 };
return 0;
}
1.2联合体大小的计算
对于下面的一串代码，联合体变量b1的大小是多少，为什么：
union Book
{
char name;
int id;
};
int main()
{
//联合体变量的定义
union Book b1 = { 0 };
//联合体变量的大小
printf("%zd\n", sizeof(b1));
return 0;
}
b1的大小为4，这就是因为：
1.联合体的大小至少是最大成员的大小
2.当最大成员的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
例如：
//计算联合体的大小
union Un1
{
char c[5];//对齐数：1
//占五个字节
int i;//对齐数：4
//占4个字节
//所以最大为5个字节，不是4的整数倍，补齐，解果为8
};
union Un2
{
short c[7];
//14个字节
int i;
//4个字节
//一共为14个字节，不是4的倍数，补齐为16
};
int main()
{
printf("%zd\n", sizeof(union Un1));//8
printf("%zd\n", sizeof(union Un2));//16
return 0;
}
1.3联合体的特点
既然联合体的成员共用同一块内存空间，那我们不妨来分析一下：
//联合类型的声明
union Un
{
char c;
int i;
};
int main()
{
//联合变量的定义
union Un un = { 0 };
printf("%p\n", &(un.i));
printf("%p\n", &(un.c));
printf("%p\n", &un);
return 0;
}
它们的结果为：
它们的地址是相同的，所以它们指向同一块内存空间的地址，那既然指向同一块空间的地址，对于其中的一个成员进行赋值，其他成员会受到影响吗：
//联合类型的声明
union Un
{
char c;
int i;
};
int main()
{
//联合变量的定义
union Un un = { 0 };
un.i = 0x11223344;
//先给i赋值，内存中存储的是：44332211（小端排序）
un.c = 0x55;
//给c赋值，此时内存中存储的是：55332211，显然会影响i的值1
printf("%x\n", un.i);
//i在内存中的存储被改变为：55332211，所以输出的结果为11223355
return 0;
}
我们可以画图来理解：
1.4联合体的使用
1.4.1联合体的直接使用
//1.4.1联合体的直接使用
union Score
{
int score1;
int score2;
};
int main()
{
//因为score1和score2占用同一块内存空间，所以在使用时尽量一个一个进行使用：
union Score s1;
s1.score1 = 20;
//使用score1...(例如：进行打印)
printf("%d\n", s1.score1);
//使用完s1之后，在使用s2:
s1.score2 = 30;
//使用score2...(例如：进行打印)
printf("%d\n", s1.score2);
//这样才能正确使用score1和score2，否则在使用score1时对score2进行操作很可能改变score1的值
return 0;
}
1.4.2联合体直接使用的优化方法
上面的代码中，如果想要在一定时间内多次使用多种成员时，无法实现，所以我们探讨解决方法：
//1.4.2联合体直接使用的优化方法
union Score
{
int score1;
int score2;
};
int main()
{
union Score s1;
s1.score1 = 20;
//可以先创建一个保存score1值的变量
int pscore1 = s1.score1;
//这时我们就可以使用score2了：
s1.score2 = 30;
//再创建一个保存score2值的变量
int pscore2 = s1.score2;
//这时想要使用score1，就要将pscore1的值再传给score1：
s1.score1 = pscore1;
//使用score1...(例如：进行打印)
printf("%d\n", s1.score1);
return 0;
}
1.4.3联合体成员中含有数组的使用
当联合体成员中包含数组时，情况就有所不同：
如果我们这样进行赋值的话，可以看到它报错了，正确的使用方法如下：
- 使用strcpy函数
union Book
{
char name[20];
int price;
};
int main()
{
union Book b1;
//先确定书的价钱
b1.price = 20;
//再确定书的名字
//先对结构体进行清空
memset(&b1, 0, sizeof(b1));
//再使用strcpy函数进行赋值
strcpy(b1.name, "tangjiasnashao");
return 0;
}
- 使用循环
union Book
{
char name[20];
int price;
};
int main()
{
union Book b1;
//先确定书的价钱
b1.price = 20;
//再确定书的名字
memset(&b1, 0, 20);
const char arr[20] = "tangjiasnashao";
for (int i = 0; i < strlen(arr); i++)
b1.name[i] = arr[i];
return 0;
}
- 使用标准I/O函数
union Book
{
char name[20];
int price;
};
int main()
{
union Book b1;
//先确定书的价钱
b1.price = 20;
//再确定书的名字
memset(&b1, 0, 20);
scanf("%s", b1.name);
return 0;
}
使用fegts函数时换行符也会被存储，需要额外处理：
union Book
{
char name[20];
int price;
};
int main()
{
union Book b1;
//先确定书的价钱
b1.price = 20;
//再确定书的名字
memset(&b1, 0, 20);
fgets(b1.name, 10, stdin);
return 0;
}
1.4.4使用联合体判断当前机器是大端排序，还是小端排序
//1.4.4使用联合体判断当前机器是大端排序，还是小端排序
union Test
{
char a;
int b;
};
int main()
{
union Test t1;
t1.b = 1;
if (t1.a == 0)
printf("大端排序\n");
if(t1.a == 1)
printf("小端排序\n");
return 0;
}
1.5联合体的具体使用例子
看到联合体的使用如此繁琐，我们是不是感觉：还没有结构体好用，那么就让我们看一下联合体的具体使用：
⽐如，我们要搞⼀个活动，要上线⼀个礼品兑换单，礼品兑换单中有三种商品：图书、杯⼦、衬衫。
每⼀种商品都有：库存量、价格、商品类型和商品类型相关的其他信息：
我们对它们进行分析：
struct gift_list
{
//公共属性
int stock_number;//库存量
double price; //定价
int item_type;//商品类型
//特殊属性，也就是单独属性
char title[20];//书名
char author[20];//作者
int num_pages;//⻚数
char design[30];//设计
int colors;//颜⾊
int sizes;//尺⼨
};
如果我们直接创建结构体的话，会占用很多内存，所以我们可以这样使用：
struct gift_list
{
int stock_number;//库存量
double price; //定价
int item_type;//商品类型
union {
struct
{
char title[20];//书名
char author[20];//作者
int num_pages;//⻚数
}book;
struct
{
char design[30];//设计
}mug;
struct
{
char design[30];//设计
int colors;//颜⾊
int sizes;//尺⼨
}shirt;
}item;
};
2.枚举类型
2.1枚举类型的声明
枚举其实就是⼀⼀列举
比如：
1.⼀周的星期⼀到星期⽇是有限的7天，可以⼀⼀列举
2.性别有：男、⼥、保密，也可以⼀⼀列举
3.⽉份有12个⽉，也可以⼀⼀列举
4.三原⾊，也是可以⼀⼀列举
这些数据的表示就可以使用枚举：
//枚举的声明
enum Day //星期
{
Mon, //每个成员后边需要加逗号
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun //最后一个成员后边不用加逗号
};
enum Sex//性别
{
MALE,
FEMALE,
SECRET
};
enum Color//颜⾊
{
RED,
GREEN,
BLUE
};
2.2枚举成员值的讨论
对于枚举成员，它们其实是有值的，我们现在对它们的值进行讨论：
2.2.1原顺序
//2.2.1原顺序
enum Day //星期
{
Mon,
Tues,
Wed,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
int main()
{
printf("%d\n", Mon); //0
printf("%d\n", Tues); //1
printf("%d\n", Wed); //2
printf("%d\n", Thur);//3
printf("%d\n", Fri); //4
printf("%d\n", Sat); //5
printf("%d\n", Sun); //6
return 0;
}
可见它们的值是从0开始，往后加的
如果我们想要自己给枚举成员赋值，也是可行的，但是只能在创建枚举类型时进行赋值，不能在main函数或其他函数中进行更改
2.2.2自己进行赋值
//2.2.2情况1
enum Day //星期
{
Mon,
Tues,
Wed = 7,
Thur,
Fri,
Sat,
Sun
};
int main()
{
printf("%d\n", Mon); //0
printf("%d\n", Tues); //1
printf("%d\n", Wed); //7
printf("%d\n", Thur);//8
printf("%d\n", Fri); //9
printf("%d\n", Sat); //10
printf("%d\n", Sun); //11
return 0;
}
2.3枚举的优点
当然我们可以使用define定义常量，那为什么要使用枚举呢
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，预处理阶段会删除 #define 定义的符号
- 使⽤⽅便，⼀次可以定义多个常量
- 枚举常量是遵循作⽤域规则的，枚举声明在函数内，只能在函数内使⽤
2.4枚举类型的使用
2.4.1使用1
enum Color//颜⾊
{
RED=1,
GREEN=2,
BLUE=4
};
int main()
{
enum Color clr = GREEN;//使⽤枚举常量给枚举变量赋值
//后续可以通过这个值进行判断，比如：
if (clr == GREEN)
printf("YES");
return 0;
}
2.4.2使用2
比如当我们想要写一个简单的计算器时，会这样写：
int add(int a, int b)
{
return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
return a * b;
}
int div(int a, int b)
{
return a / b;
}
int main()
{
int x, y;
int input = 1;
int ret = 0;
do
{
printf("*************************\n");
printf(" 1:add 2:sub \n");
printf(" 3:mul 4:div \n");
printf(" 0:exit \n");
printf("*************************\n");
printf("请选择：");
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case 1:
printf("输⼊操作数：");
scanf("%d %d", &x, &y);
ret = add(x, y);
printf("ret = %d\n", ret);
break;
case 2:
printf("输⼊操作数：");
scanf("%d %d", &x, &y);
ret = sub(x, y);
printf("ret = %d\n", ret);
break;
case 3:
printf("输⼊操作数：");
scanf("%d %d", &x, &y);
ret = mul(x, y);
printf("ret = %d\n", ret);
break;
case 4:
printf("输⼊操作数：");
scanf("%d %d", &x, &y);
ret = div(x, y);
printf("ret = %d\n", ret);
break;
case 0:
printf("退出程序\n");
break;
default:
printf("选择错误\n");
break;
}
} while (input);
return 0;
}
这样写可读性低，此时我们可以使用枚举：
