C生万物 | 聊聊枚举与联合体的用法-Toy模板网

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C生万物 | 聊聊枚举与联合体的用法

本文，我们就来谈谈C语言中的枚举和联合体，因为这两块知识点比较类似，所以放在一起讲解，不过在此之前你可以先了解一下结构体的相关知识

枚举

1、枚举类型的定义

对于枚举，顾名思义就是一一列举，把一个事物可能的取值一一地列举出来

例如在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

//星期
enum Day{
	Mon,	
	Tues,
	Wed,
	Thur,
	Fri,
	Sat,
	Sun
};

性别有：男、女、保密，也可以一一列举

enum Sex{
	MALE,
	FEMALE,
	SECRET
};

有很多的颜色，也可以一一列举

enum Color{
	RED = 3,	
	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】

要怎么证明它是一个常量呢？我们可以试着去修改以下里面的这个值，编译一下就可以发现这个MALE是不可以修改的

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虽然说这个常量是不可改变的，但是对于一个常量在一开始也是需要有一个值，即我们所说的【初始值】，对于定义在枚举内部的常量，是存在初始值的，默认从0开始，依次递增1
我们可以去打印来观察一下是否存在上面这样的规律💻

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当然，我们也可以自己去做赋值

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除此之外，枚举内部的这个值是会自动增长的，假如我们给RED设了一个初始值为3，那么GREEN和BLUE的初始值便会去进行一个自动的增长的，如下所示↓

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2、枚举的使用

那这个枚举定义出来后，要怎么去使用它呢？

其实这和我们在使用结构体的时候是类似的，不过这边记得要去做一个初始化，否则会爆出一个Warning

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但是在初始化的时候，我们不可以像下面这样去初始化，虽然在VS上进行编译是没问题的，但是在其他平台上的话就不一定了。因为这里的3是一个整型，但左侧的c2却是枚举类型，两个类型是不一样的，所以不可以这样去做一个初始化
👉只能拿枚举常量给枚举变量赋值，才不会出现类型的差异

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当然，枚举还有其他很多的使用场景，例如说你想要将一些相同类型含义的名词包在一块，就可以使用枚举，这里举一个例子：

还记得我们前面学习过的《通讯录》吗，在进行各个功能选择的时候，我们使用到了switch...case语句，例如：使用【1】来代表Add，使用【2】来代表Del，使用【3】来代表Search等等，所以我们还需要去写一个menu菜单，在选择的时候看着菜单才可以进行选择

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那现在在学习了枚举后，你是否可以对其做一个改善呢？此时我们就可以去定义像下面这样的一个枚举类型的 Option

enum Option {
	EXIT,	//0
	ADD,	//1
	DEL,	//2
	SEARCH,
	MODIFY,
	SHOW,
	SORT,
	CLS
};

那么此时我们的case语句就可以写成下面这样了，因为枚举变量的值是会进行自动增长的，刚好对应了我们上面的这些值，这便是枚举的实际应用

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3、枚举的优点

那为什么要使用枚举呢？它有什么优势所在吗？

1、增加代码的可读性和可维护性

这点看上面所讲的通讯录就可以了，上面说到我们一开始在用1，2，3这些数字的时候，很难记住通讯录所有的功能，但是讲这些功能定义成枚举之后，使用像：ADD、DEL…这些来作为通讯录功能的代称时，让别人在阅读你代码的时候就提高了可读性

2、和#define定义的标识符比较枚举有类型检查，更加严谨。

例如说我在这里使用#define去定义了一个MALE2，它的值是6，之前我们在讲这个预处理的时候，有说到过宏是没有类型的，所以编译器在编译的过程中就不会对这个MALE2做类型检查，而是在预处理阶段就直接替换了
但是呢，对于枚举变量来说，它是有类型的，即为enum，所以若是你在定义的过程中出现什么语法错误的话就会直接报错，显得就比较严谨

#define MALE2 6

enum Sex{
	MALE = 1,	// 枚举变量可以赋值
	FEMALE = 2,
	SECRET = 4
};

3、防止了命名污染（封装）

对枚举来说，它将类型相同的常量放在了一起，就不会造成命名冲突了，有关命名空间这一块的话可以看看 C++中的namespace 和 C++中类和对象的封装，即将一些内容给做了包装，这样就不会造成一个冲突了，此处便不细讲

4、便于调试

对于枚举来说，还有一个很大的特点就是便于调试，在程序环境和预处理中我们有讲到对于【宏】来说是无法进行调试的，因为在预处理阶段就直接进行替换了，是无法进行调试的
可以观察到，当我去进行调试的时候，在【监视窗口】中是可以看到它们的值的，但是呢在按F11的时候无法进入，而是直接将MAX的值进行了一个替换，所以宏是无法进行调试的

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5、使用方便，一次可以定义多个常量

还记得我们上面定义的一个枚举Day吗，里面存放了从周一到周日七个枚举常量，但若是我们不使用枚举的话，而是用#define去进行定义的话，就需要写7行，虽然看上去很整齐美观，但是在写的时候却没有枚举来得方便

#define MON 1
#define TUE 2
#define WED 3
#define TUS 4
#define FRI 5
#define SAT 6
#define SUN 7

💬 对于枚举的话，就说上面这些了，知识点并不是很多，同学们可以在日常做项目的时候去慢慢体会，枚举这个东西，要看大家自己去悟，当你用多了，也就觉得它并不是一无是处

联合体

1、联合体类型的定义

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）。

以下就是一个联合体的声明，通过观察它的形式可以发现其与结构体和枚举非常类似，尤其是和【结构体】，里面可以存放不同的数值类型

// 联合类型的声明
union Un
{
	char c;
	int i;
};

在声明完后去进行定义也是类似的样子

//联合变量的定义
union Un un;

2、联合体的特点

难道联合体就没有其独有的特征吗？

这个当然不会，既然它被称作是联合体（公用体），那一定是可以存在公用一些什么东西的，我们可以去打印其中的变量、地址来观察一下

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于是就有了新的发现，无论是对于这个联合体本身还是其内部成员，它们都使用同一块内存地址
我们可以通过画图的方式来观察一下，通过sizeof(un)可以看到这个联合体在内存中所占的字节数为4，当然为什么为4，后面在谈到【联合体的计算】时我们再去细细地讲一讲这块

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因为在联合体内部，有char类型的变量c和int类型的变量i，前者占1个字节，后者占4个字节，此时变量【c】就是从[0122F928]这块地址开始放置，总共的话就占一个字节。那既然编译器为联合体un就分配了4个字节的空间，而且变量【i】也是从[0122F928]这块地址开始放置，总共也就占这4个字节
那其实就很清晰可以看出：对于联合体内部的成员都是共用一块地址空间的，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）

所以这就可以解释得通为何这个联合体的大小是4了，因为在联合体中成员i是int类型的，其所占的字节数是里面最多的为4个字节

可能这不是很好理解，举个栗子🌰比方说一张大床可以睡两个人，你和你哥哥睡同一张床，那么这张床的大小就取决于你们当中身体面积最大的那个人，若是你哥哥重200斤，那总不能让他睡一个像大学宿舍那样的小床吧，至少是一个1米5的床板才行

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3、联合体大小的计算

规则：

📚 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。

我们这里可以做两道题来练习一下，你可以说出下面这个联合体u1的大小吗

union Un1
{
	char c[5];
	int i;
};

int main(void)
{
	printf("%zu\n", sizeof(union Un1));
	return 0;
}

通过观察可以发现，联合体U1中有一个大小为5的字符数组，那么其在内存中就需要占5个字节的大小，那对于变量i来说就需要占4个字节的大小，但为什么最后打印出来的结果是【8】呢？

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这就要去考虑内存对齐了，如果没有这一块基础的话可以去看看校招热门考点 —— 结构体内存对齐
很简单，字符数组c中的每一个元素在内存中所占大小为1个字节，VS默认对齐数为8，即为1；成员【i】在内存中所占大小为4个字节，VS默认对齐数为8，即为4；因为现在已经存放了5个字节的大小，我们要对齐到最大对齐数的整数倍，即为【8】，因此最后计算出来的联合体的大小就为8

我们趁热打铁，再来看一道。你可试着自己算算看✍

union Un2
{
	short c[7];		// 14
				// 2/8 = 2
	int i;		// 4/8 = 4
};

来分析一下：

联合体内部有一个大小为7的short类型数组，在内存中所占大小为14，整型变量i即为4，那它的大小是多少呢？c数组中的元素个数所占大小为2B，和8一比即为2，i类似，因为现在已经存放了14个字节的大小，我们要对齐到最大对齐数的整数倍，即为【16】，因此最后计算出来的联合体的大小就为16

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直击校招

接下去给大家分享一下在校招的过程中可能会遇到的题目

一道字节校招笔试题

首先我们来看一道笔试题，这是2015年字节的一道笔试题，比较经典，也蛮综合。所以放在这里讲解一下

在X86下，小端字节序存储，有下列程序

#include <stdio.h>
int main()
{
	union
	{
		short k;	// 2/4 = 2
		char i[2];	// 1/4 = 1
		// 大小：2
	}*s, a;
	s = &a;
	s->i[0] = 0x39;
	s->i[1] = 0x38;
	printf("%x\n", a.k);
	return 0;
}

输出结果是（ A ）

A.3839
B.3938
C.380039
D.不确定

【解析】：

首先看到这里有一个联合体，里面有两个成员，那此时我们可以通过上面所学习的【联合体】的知识，首先去算出这个联合体的大小为2字节，对于2字节来说有16个二进制位，即可以表示4个十六进制位，那么此时我们就可以先排除选项CD
接下去就要分析结果是多少，首先我们看到为这个联合体成员数组i进行了赋值，那么此时在内存中这个数组的存放便是3938，但是不要忘了题目中明确给出这是在【小端字节序】中进行存储，所以内存中的低位要放到数值位中的低位，内存中的高位要放到数值位中的高位，此时我们在显示器上看到的数值位便是3839

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不过呢这里打印的是a.k，我们上面所操作的是数组，但是不要忘了这个数组是在联合体内部的，对于联合体来说最大的一个特征就是【所有成员共享同一块空间】，那么此时k的值也发生了变化，因此我们去打印k的值就相当于是在打印数组的值，最后的结果即为[3839]

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一道经典面试题：判断当前计算机的大小端存储

在学习了联合体的相关只是后，我们来做一道面试题：判断当前计算机的大小端存储

这到题其实我们在讲大小端存储的时候已经有讲到过了，还记得解题思路吗？根据大小端存储的特性：
- 【大端存储模式】：是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中；
- 【小端存储模式】：是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位,，保存在内存的高地址中;
所以我们在判断当前机器是大/小端字节的时候，只需要去判断这个数的地址的第一位是1还是0即可，这里就不细讲了，如果不太清楚同学可以去学习一下

int check_sys(int num)
{
	char* p = (char*)&num;
	if (*p == 1) {
		return 1;
	}
	else {
		return 0;
	}
}

不过在学习了【联合体】之后，你是否可以使用它来进行实现呢？

在此我封装了一个函数，里面呢声明了一个匿名联合体（和匿名结构体一样没有名称），然后在声明的同时直接定义了一个联合体un，将里面的成员【i】赋值为1，然后再返回成员【c】

int check_sys() {
	union {
		char c;
		int i;
	}un;
	un.i = 1;
	return un.c;
}

可能有同学会疑惑最后的这两步到底在干嘛🤔 此时就需要我们前面所学习的联合体的特点了，因为联合体中的成员是共用一块内存空间的，所以给成员【i】进行赋值后，其使用二进制进行表示即为00 00 00 01，那么根据VS小端存放，当前内存地址中所存放的即为01 00 00 00，我们可以打开内存来观察一下💻

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那么此时联合体中的成员c便为0x00EFF99C这块地址上的第一个字节即01，这个时候我们去return un.c的时候就是把这个01给返回回去了，使用int整型来接受即为1，所以最后打印的结果就是【小端】

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💬 这道经典面试题你学会（废）︿(￣︶￣)︿了吗？

总结与提炼

最后来总结一下本文所学习的内容📖

首先我们学习了有关【枚举enum】的相关知识：知道了可以将多个常量封装在一起，来替代繁琐的【宏定义】，在使用这些枚举常量的时候不仅可以增加代码的阅读性，而且还可以方便去进行调试，如此好的东西，还不赶紧用起来~
接下去呢我们又学习了有关【联合体union】的相关知识：知道了原来多个类型的成员可以存放在同一块地址中，共用同一个地址，我们还利用这特性去解决了一道面试呢，还有印象吗~

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