二、位段
1、什么是位段
在我们的生活中总有一些数据的取值情况是小于一个字节的，比如月份的取值是1~12，那么只需要4个比特位就能表示所有的月份；一周的星期是1 ~ 7，那么只需要3个比特位就能涵盖所有取值；又比如人的性别是男和女，那么只需要一个比特位就能表示所有情况。基于上面这种情况，C语言中出现了位段的概念。
位段：C语言允许在一个结构体中以位(比特位)为单位来指定其成员所占内存长度，这种以位为单位的成员称为 " 位段"或称 “位域” ( bit field) ；利用位段能够用较少的位数存储数据。
2、位段的声明
位段的声明和结构是类似的，只有两个不同：
- 位段的成员必须是 int、unsigned int 、signed int 或者是 char 。 (一般来说，一个结构体的所有位段成员的数据类型是相同的 ，即要么全为 int，要么全为 char)
- 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
例如：
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;; }
3、位段的内存分配
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
位段的空间是按照需要以4个字节（ int ）或者1个字节（ char ）的方式来开辟的。
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。
总结：跟结构体相比，位段可以达到同样的效果，且可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。
4、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位机器下 int 最大为16比特，32位机器最大为32比特，如果在32位机器下写成27，在16位机器会上运行时就出问题。
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，这些剩余的位是舍弃还是利用，这是不确定的。
以上面的 struct S 为例：
首先，位段成员的数据类型是 char，那么编译器就会在内存中为 struct S 开辟一个字节的空间，如果不够，再继续开辟；
接着， a 占3个比特，b 占4个比特，加起来一共7个比特，所有第一个字节中现在还剩下一个比特的空间；
然后，c 需要5个比特的空间，这里问题来了，c 是直接从后面一个字节中4中拿5个比特，还是说先从后面的字节中拿4个比特，再从前面的字节中拿剩下的一个比特，即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，这些剩余的位是舍弃还是利用呢？这是C语言标准未定义的；
最后，我们再来看 main 函数，在 main 函数中我们把10赋给结构体中的，我们知道10的二进制序列为 1010，但是 a 变量只有3个比特的大小，所以10会发生截断后将 010 放入 a 中，但是这里问题又来了，010是放进靠左的三个比特，还是放进靠右的三个比特呢？即位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配呢？这也是C语言标准未定义的；
所以我们说，位段涉及很多不确定因素，是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。
5、VS下位段的使用习惯
这里我直接说结论，在VS编译器下，位段的使用习惯是这样的：
- 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，直接舍弃剩余的位；
- 位段中的成员在内存中是从右向左分配的；
接下来我们来验证这个结论：还是用上面那个结构体
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;; }
以VS下位段的使用习惯条件下：
首先，此结构体 a 和 b 变量占去一个字节中的7的比特位，并把最后一个比特位丢弃；c 变量占一个比特位，并把剩余的3个比特位丢弃；d 变量占4个比特位，并把剩下的四个比特位丢弃；所以 struct S 一共占3个字节打下；然后在 main 函数中把结构体成员全部初始化为0；此时内存中的数据是：00 00 00 00 | 00 00 00 00 | 00 00 00 00；
然后，对于 a 变量来说，由于10的二进制序列为 1010，大于3个比特，所以会10会截断变成 010 后放入第一个字节中靠右的3个比特位中，此时内存中的数据是：00 00 010 10 | 00 00 00 00 | 00 00 00 00；
对于 b 变量来说，12的二进制序列是 1100，b 变量能放下，所以 1100 会放入第一个字节中 a 数据的前面，此时内存中的数据是：01 10 00 10 |00 00 00 00 | 00 00 00 00；
对于 c 变量来说，，3的二进制序列为 11，小于5个比特，所以补0变成 00011 后放入第二个字节中靠右的比特位中，此时内存中的数据是：01 10 00 10 |00 00 00 11 | 00 00 00 00；
对于 d 变量来说，4的二进制序列为 100，小于4个比特，补0变成 0100 后放入第三个字节中靠右的比特位中，此时内存中的数据是：01 10 00 10 |00 00 00 11 | 00 00 01 00；
所以最终内存中的数据变为：01 10 00 10 |00 00 00 11 | 00 00 01 00，转变为16进制就是 0x 62 03 04；
在VS下测试发现结果正如我们预料的那样，所以结论成立。
6、位段的用途
我们了解了位段的优缺点之后，可能有的同学会有疑惑，位段存在这么大的问题，在实际开发中真的会用到它吗？其实是会的，位段的一个常见的用途就是用于 ip数据报，如图：
如图：在 ip数据报中，版本只占4个比特，头部长度只占4个比特，服务类型只占8个比特，等等，如果这些数据我们都用一个整形大小，即32个比特位来存储的话，那么就会在一定程度上增加数据报的大小，从而增加网络负载，减缓传输效率，所以在这里，位段的作用就得到了很好的体现。
三、枚举
1、什么是枚举
顾名思义，枚举就是一一列举，把一个数据可能的取值全部列举出来，比如一周有七天，一年有12个月，性别有男、女，这些都是枚举的使用场景。
2、枚举类型的声明
enum Day//星期 { Mon, Tues, Wed, Thur, Fri, Sat, Sun }; enum Sex//性别 { MALE, FEMALE, SECRET }; enum Color//颜色 { RED = 3, GREEN, BLUE };
以上定义的 enum Day ， enum Sex ， enum Color 都是枚举类型。 大括号中的内容是枚举类型的可能取值，也叫枚举常量 。这些枚举常量都是有值的，默认从0开始，每次递增1，当然我们也可以在定义的时候为其赋初值，给某一枚举常量赋初值之后，其后面的常量仍然是每次递增1。
3、枚举的优点
我们知道，在C语言中我们可以利用 #define 来定义常量，那为什么还要单独设计出一个枚举类型来定义枚举常量呢？其实是因为枚举有如下优点：
增加代码的可读性和可维护性 ：我们使用枚举常量来给枚举变量赋值，可以使得这个变量变得有意义，增加其可读性和可维护性；
和 #define 定义的标识符相比，枚举有类型检查，更加严谨：在使用像C++这种语法检查较为严格的编程语言时，枚举变量必须用枚举常量来赋值，而不能使用普查常量来赋值；
防止了命名污染（封装）；
便于调试 ：用 #define 定义的常量在程序的预处理阶段就会被替换掉，不便于调试观察；
使用方便，一次可以定义多个常量；
4、枚举的使用
enum Color//颜色 { RED = 1, GREEN = 2, BLUE = 4 }; enum Color clr = GREEN; //使用枚举类型定义枚举变量并初始化
四、联合
1、什么是联合
联合是一种特殊的自定义类型，这种类型定义的变量包含一系列的成员，特征是这些成员公用同一块空间（所以联合也叫共用体）。
2、联合的声明
联合的声明与结构体的声明十分类似，只是把关键字 struct 变为了 union。
union tag //struct：结构体关键字 tag：结构体标签 { member - list; //成员列表 }variable - list; //变量列表（可以省略）
例如：
//联合类型的声明 union Un { char c; int i; }; //联合变量的定义 union Un un;
3、联合的特点
联合的成员是共用同一块内存空间的，所以一个联合变量的大小，至少是最大成员的大小（因为联合至少得有保存最大的那个成员的能力）。
union Un { int i; char c; }; union Un un; int main() { printf("%d\n", &un); printf("%d\n", &(un.i)); printf("%d\n", &(un.c)); }
因为联合体成员公用同一块内存空间，所以联合变量的地址与每个联合成员变量的地址都是相同的。
4、联合大小的计算
联合大小的计算规则如下：
- 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，要对齐到最大对齐数的整数倍。
例如：
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)); }
union Un1：c 占的对齐数为1，占5个字节；i 的对齐数为4，占4个字节；二者共用一块内存本来只需要5个字节的大小，但是由于需要对齐到最大对齐数的整数倍处，所以 union Un1 最终占8个字节；
union Un2：c 的对齐数为2，占14个字节；i 的对齐数为4，占4个字节；二者共用一块内存本来只需要14个字节的大小，但是由于需要对齐到最大对齐数的整数倍处，所以 union Un2 最终占16个字节；
5、利用联合判断大小端
在前面的文章中我们介绍大大小端，并且提供了判断大小端的代码，今天我们用联合的方法来实现对判断大小端的判断：
#include <stdio.h> int Check_Sys() //规定返回1为小端，返回0位大端 { union //因为联合体只在本函数内调用一次，所以可以声明为匿名联合体 { char c; int i; }un; un.i = 1; //将联合中的整型变量赋值为1 return un.c; //返回 c 变量，即返回内存中第一个字节的数据，小端，内存中第一个字节数据为1 ，大端则为0 } int main() { int ret = Check_Sys(); if (ret == 1) printf("小端\n"); else printf("大端\n"); return 0; }
