前一章我们介绍了结构体，这一章我们来介绍一下内容：

结构体实现位段（位段的填充&可移植性）
枚举

枚举类型的定义
枚举的优点
枚举的使用

联合

联合类型的定义
联合的特点
联合大小的计算

1. 位段

结构体学完我们就得拥有结构体实现位段的能力。

1.1 什么是位段

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。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

直接上代码：

#include <stdio.h>
struct S//结构体
{
  int a;
  int b;
  int c;
  int d;
};
struct A//位段
{
  int _a : 2;
  int _b : 5;
  int _c : 10;
  int _d : 30;
};
 int main()
{
  printf("%d\n", sizeof(struct S));//16
  printf("%d\n", sizeof(struct A));
  return 0;
}

上面代码中struct S是结构体，struct A是位段

而通过前面的结构体的对齐的学习，我们很容易得出该结构体的大小为16个字节，那么该位段的大小为多少呢？
运行结果：

为什么struct A的大小为8个字节呢？

通过上面的分析，我们得出了位段成员共需要6个字节的空间，而实际结果却是8个字节，说明其在内存中有自己的分配方式，这就需要我们了解以下内容了

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。

如上图，解释了我们之前的疑问，

但是这里成员d可以有两种选择：

1.选择先使用成员c剩余的15个空间，再使用新开辟的空间

2.选择直接使用新开辟的空间

这里c语言中并没有明确的规定，所以这里涉及到了位段的不确定性，后面我们会介绍位段的跨平台性

位段在vs2019中的测试：

#include<stdio.h>
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;
  return 0;
}

1.3 位段的跨平台问题

int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
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。
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。
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：
如我们刚开始的代码,同样的
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。

1.4 位段的应用

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

2.1 枚举类型的定义

#include<stdio.h>
enum Day//星期
{
  Mon,//默认0
  Tues,//默认1
  Wed,//默认2
  Thur,//默认3
  Fri,//默认4
  Sat,//默认5
  Sun//默认6
};
//枚举类型
enum Color//类型
{
  //枚举的可能取值
  //每一个可能的取值是常量-枚举常量
  RED = 1,   //常量在这里是可以赋值的，
  GREEN = 2,
  BLUE = 4
};
enum Sex//性别
{
  MALE = 2,
  FEMALE,//默认3
  SECRET//默认4   如果只给第一个常量赋值，下面的会+1
};
int main()
{
  //enum Color color = BLUE;//创建了一个变量
  printf("%d\n", Mon);
  printf("%d\n", Tues);
  printf("%d\n", Wed);
  printf("%d\n", Thur);
  printf("%d\n", Fri);
  printf("%d\n", Sat);
  printf("%d\n", Sun);
  printf("\n");
  printf("%d\n", RED);
  printf("%d\n", GREEN);
  printf("%d\n", BLUE);
  printf("\n");
  printf("%d\n", MALE);
  printf("%d\n", FEMALE);
  printf("%d\n", SECRET);
  return 0;
}

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，一次递增1，当然在定义的时候也可以赋初值。

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
枚举有类型检查和#define定义的标识符比较，更加严谨。
防止了命名污染（封装）
便于调试
使用方便，一次可以定义多个常量

2.3 枚举的使用

enum Color//颜色
{
  RED = 1,
  GREEN = 2,
  BLUE = 4
};
enum Color clr = GREEN;
//只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异。
clr = 5;
//这种赋值方法是错误的，类型不匹配
//在有严格的类型检查环境中是会报错的

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，特征是这些成员共用同一块空间（所以联合也叫共用体）。

比如：

//联合类型的声明
union Un
{
    char c;
    int i;
};
//联合变量的定义
union Un un;
//计算连个变量的大小
printf("%d\n", sizeof(un));

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）。

//联合体(共用体)
//联合类型的声明
union Un
{
  char c;//1
  int i;//4
  double d;//8
};
int main()
{
  //联合变量的定义
  union Un un;
  printf("%d\n", sizeof(un));//计算连个变量的大小
  printf("%p\n", &un);
  printf("%p\n", &un.c );
  printf("%p\n", &un.i);
  printf("%p\n", &un.d);
}

3.3联合体的应用

判断当前计算机的大小端存储

//代码1
int main()
{
  int num = 1;
  char* p = (char*)&num;
  if (*p == 1)
    printf("小端\n");
  else
    printf("大端\n");
  return 0;
}
//代码2
//封装函数
int check_sys()
{
  int num = 1;
  char* p = (char*)&num;
  if (*p == 1)
    return 1;
  else
    return 0;
}
int main()
{
  int ret = check_sys();
  if (ret == 1)
    printf("小端\n");
  else
    printf("大端\n");
  return 0;
}
//代码3
int check_sys()
{
  int num = 1;
  //char* p = (char*)&num;
  /*if (*(char*)&num == 1)
    return 1;
  else
    return 0;*/
  return *(char*)&num;
}
int main()
{
  int ret = check_sys();
  if (ret == 1)
    printf("小端\n");
  else
    printf("大端\n");
  return 0;
}

上面的代码每一个都比前面的代码有所改进，而下面我们要利用联合体来实现大小端的测试：

//代码4
//联合体
int check_sys()
{
  union Un
  {
    char c;//1
    int i;//4
  }u;
  u.i = 1;
  return u.c;
}
int main()
{
  int ret = check_sys();
  if (ret == 1)
    printf("小端\n");
  else
    printf("大端\n");
  return 0;
}

这里如果改变 i ，c也会随之改变，因为联合体的成员是共用一个空间的

3.4 联合大小的计算

联合的大小至少是最大成员的大小，但不一定是最大成员的大小。
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 Un
{
  char arr[5];//5
  int i;//4
};
int main()
{
  printf("%d\n", sizeof(union Un));
  return 0;
}

运行结果：

我们可以看到，上面代码中最大成员的大小为5个字节，但输出的结果却是8，下面我们就来介绍联合的对齐规则：

关于对齐数的概念我们在上一篇文章【C】自定义类型（一）结构体中已经介绍，这里就不作介绍。

联合的大小至少是最大成员的大小。

上面我们最大对齐数的整数倍可能是4，8，16

上面最大成员的大小为5

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。

而这时8既是最大对齐数的整数倍，又大于最大成员的大小，所以联合体的大小为8。

结语：

这里我们关于【C】自定义类型（二）结构体的内容就介绍完了，
文章中某些内容我们之前有介绍，所以只是一笔带过，还请谅解。
希望以上内容对大家有所帮助👀，如有不足望指出🙏

加油！！

【C】自定义类型（二）位段，枚举，联合

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