这篇文章我们继续来学习C语言中的另外两种自定义类型——枚举和联合(共用体),一起来学习吧!!!
1. 枚举
枚举也是C语言中的一种自定义类型。
1.1 什么是枚举
枚举顾名思义就是一 一列举。
把可能的取值一 一列举。
比如在我们的日常生活中:
每周的星期一到星期日都是有限的7天,可以一一列举
性别有:男、女,也可以一一列举。
月份有12个月,也可以一一列举
我们想描述这些值,就可以使用枚举。
1.2 枚举类型的定义
那枚举类型应该如果定义呢?
枚举的定义与结构体类似:
enum tag { xx, };
解释一下
要注意:枚举常量后面跟的是逗号’,'而不是分号,但是最后一个后面可以不加,这一点和结构体是不一样的。
举个例子:
enum Day//星期 { Mon, Tues, Wed, Thur, Fri, Sat, Sun };
这就是一个枚举类型。 {}中的内容就是该枚举类型对应的所有可能取值。
1.3 枚举的使用与注意
那定义好了类型,我们就可以那这些类型来定义变量了:
比如:
enum Color//颜色 { RED, GREEN, BLUE }; int main() { enum Color col = RED; }
使用enum Color这个类型定义一个变量,取值为RED。
- 这些大括号中的可能取值其实都是有值的,默认第一个为0,后面的依次递增1。
我们可以打印出来看一下:
int main() { //enum Color col = RED; printf("%d\n", RED); printf("%d\n", GREEN); printf("%d\n", BLUE); }
- 这些枚举类型的可能取值也叫做枚举常量,那既然是常量,就意味这不能被修改。
枚举常量不能修改:
虽然不能修改,但是我们可以在定义是给它们赋初值。
enum Color//颜色 { RED=5, GREEN, BLUE };
这次我们在打印它们的值看看是多少:
如果只给第一个赋初值,就从该初值开始,还是依次增1。
enum Color//颜色 { RED, GREEN = 7, BLUE };
如果中间某个赋初值,前面的还是默认值,后面的会依次增1。
enum Color//颜色 { RED = 3, GREEN = 7, BLUE = 5 };
全部赋初值,则按赋的值。
1.4 枚举的优点
学到现在,我们知道,枚举的取值就是一些常量嘛。
enum Color//颜色 { RED, GREEN, BLUE };
我们这样给一个枚举,它们的默认值不就是0,1,2嘛。
那我们用#define不是也可以定义常量嘛。
#define RED 0 #define GREEN 1 #define BLUE 2
这样不是也可以嘛?
那我们为什么非要使用枚举呢?
既然我们选择使用它,就说明它是一些优点的。
那接下来,我们就来了解一下,枚举有哪些优点:
增加代码的可读性和可维护性
举个例子:
比如我们现在要写一个顺序表或者链表,我们知道,它们通常需要实现一些增删查改,打印,求长度,头插,尾插等等这些功能。
我们通常会搞一个switch语句,根据case后面不同的取值去调用不同的函数,来实现相应的功能。
最后我们还会做一个菜单,让用户在使用时根据菜单的提示做出相应的选择。
比如像这样的:
这样我们在看代码的时候,看到switch语句中case后面的值,可能还需要翻到上面看看它对应的是哪个功能。
但是,如果我们的程序已经完全写好之后,我们case语句对应的值,是不是就确定了,就这几个取值了。
那这个时候,我们是不是就可以考虑用一个枚举呢?
枚举的取值都是常量,而case后面的值要求的也必须是整型常量表达式。
那我们就可以这样搞:
每个枚举常量的默认值正好就是0到6。
现在就可以直接把这些枚举常量放在case后面了。
我们可以按照自己的情况把它们的名字设置成我们容易理解的,然后替换0,1,2,3,4…这些数字。
这样有时候就可以达到增强代码可读性的目的。
除此之外,还有一些其它的优点,我们一起来看一下:
和#define 定义的标识符比较枚举有类型检查,更加严谨。
防止了命名污染(封装)
4. 便于调试
使用方便,一次可以定义多个常
2. 联合体(共用体)
联合体也是一种特殊的自定义类型
2.1 联合类型的定义
那联合体要怎么定义呢?
与结构体一样,联合类型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)。
举个例子:
union Un { char c; int i; }; int main() { //联合变量的定义 union Un un; //计算联合变量的大小 printf("%d\n", sizeof(un)); return 0; }
2.2联合的特点
那现在大家来思考一个问题,上面的联合体变量un的大小是多少?
在这里要注意上面的一句话:这些成员公用同一块空间(所以联合也叫共用体)。
联合体的成员共用一块空间。
那我们来看一下它的大小到底是多大?
为什么是4个字节呢?
联合体un只有两个成员,char c; int i;c 大小1个字节,i是最大的成员4个字节。
那么因为它们共用同一块空间,所以四个字节就够了。
4个字节既可以放得下c ,也能放得下i。
所以:
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)。
那怎么证明它们是共用同一块空间的呢?
union Un { int i; char c; }; int main() { union Un un; // 下面输出的结果是一样的吗? printf("%p\n", &(un.i)); printf("%p\n", &(un.c)); return 0; }
我们是不是可以看一下它们的地址,如果共用一块空间,那地址肯定是一样的,对吧。
我们来看一下:
我们打印出来成员i和c的地址,是一样的!!!
注:我们看到联合体访问成员和结构体的方式是一样的。(un.i)
那他们共用一块内存空间意味着什么呢?
是不是意味着它们不能同时存在啊,或者说它们不能同时使用。
就拿上面的哪个union Un来说:
当我们使用成员 i 时,对于c来说,此时c的那一个字节里面是不是存的是 i 的内容,就相当于此时c是不存在的。
来看一段代码:
un.i = 0x11223344; un.c = 0x55; printf("%x\n", un.i);
因为它们共用一块空间,上述代码中先给un.i赋值。
那此时un的四个字节的空间里放的应该是这样的内容:
假设左边低地址,右边高地址
那我们在去给un.c赋值,是不是就会改变1个字节的内容(因为un.c是1个字节)。
应该就变成这样了:
那我们再以printf("%x\n", un.i);
(%x是以16进制形式打印)打印出来是不是就是11223355
了。
来验证一下:
这样更好的验证了联合体的成员共用一块空间,不能同时存在。
2.3使用联合体解求机器字节序的问题
那接下来我们就使用联合体来解决一道题:
在之前的一篇文章——深度剖析整形数据在内存中的存储
中讲解过一道题:
大家如果忘了字节序相关的知识可以去复习一下。
当时我们是这样解的:
#include <stdio.h> int main() { int a = 1; if ((*(char*)&a) == 1) printf("小端"); else printf("大端"); return 0; }
现在还是同样的思路,我们换一种方法,借助联合体解这道题:
int check_sys() { union un { int i; char c; }u; u.i = 1; return u.c; } int main() { int ret = check_sys(); if (ret == 1) printf("小端"); else printf("大端"); return 0; }
解释一下:
首先我们知道
i, c
肯定占用的是同一块空间:
u.i = 1;
执行之后,联合体u的4个字节里放的应该是
然后我们并没有给u.c
赋值,而是直接返回u.c
的值,那u.c
只占1个字节,但是还是上面那四个字节的空间,所以返回的就是1,结果就应该是小端。
我们看一下结果:
2.4 联合体大小的计算
在联合体的特点里我们已经知道:
一个联合体的大小,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)
我们在上面举的例子中的联合体大小就是它的最大成员的大小,但是不是所有的联合体大小都是这样呢?
不是的,联合体大小的计算其实也要考虑对齐的。
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。
举个例子:
#include <stdio.h> union Un1 { char c[5]; int i; }; int main() { printf("%d", sizeof(union Un1)); return 0; }
参照上面的规则,大家思考union Un1的大小是多少?
是最大成员的大小,5个字节吗?
是8个字节哎!为什么呢?
我们一起来算一下:
首先最大成员的大小是几?
是不是5啊,最大的成员应该是char c[5];,大小5个字节,那按照上面第二条规则,我们是不是要判断一下5是不是最大对齐数的整数倍啊。
首先char c[5];,这里要注意,它是一个数组,计算它的的对齐数的时候比的是数组一个元素的大小和默认对齐数,去它们之中的较小值。
那char c[5];的类型是char,每个元素1个字节,小于8,所以对齐数是1;
另外一个成员int i;对齐数是4,5不是4的整数倍,所以要对齐到4的整数倍,因此union Un1的大小是8个字节。
好了,讲到这里,C语言中的自定义类型就全部学习完了。总共写了3篇文章,欢迎大家指正!!!
我们一起进步!!!