共用体
共用体是一种特殊的数据类型，允许您在相同的内存位置存储不同的数据类型。
定义共用体
必须使用 union 语句，方式与定义结构类似。union 语句定义了一个新的数据类型，带有多个成员。
union 语句的格式如下：
union [union tag]
{
member definition;
member definition;
...
member definition;
} [one or more union variables];
union tag 是可选的，每个 member definition 是标准的变量定义，比如 int i; 或者 float f; 或者其他有效的变量定义。在共用体定义的末尾，最后一个分号之前，您可以指定一个或多个共用体变量，这是可选的。
下面定义一个名为 Data 的共用体类型，有三个成员 i、f 和 str：
union Data
{
int i;
float f;
char str[20];
} data;
Data 类型的变量可以存储一个整数、一个浮点数，或者一个字符串。
共用体占用的内存应足够存储共用体中最大的成员。Data 将占用 20 个字节的内存空间，因为在各个成员中，字符串所占用的空间是最大的。显示上面的共用体占用的总内存大小：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
union Data
{
int i;
float f;
char str[20];
};
int main( )
{
union Data data;
printf( "Memory size occupied by data : %d\n", sizeof(data));
return 0;
}
产生下列结果：
Memory size occupied by data : 20
访问共用体成员
为了访问共用体的成员，我们使用成员访问运算符（.）。使用 union 关键字来定义共用体类型的变量。
实例演示了共用体的用法：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
union Data
{
int i;
float f;
char str[20];
};
int main( )
{
union Data data;
data.i = 10;
data.f = 220.5;
strcpy( data.str, "C Programming");
printf( "data.i : %d\n", data.i);
printf( "data.f : %f\n", data.f);
printf( "data.str : %s\n", data.str);
return 0;
}
产生下列结果：
data.i : 1917853763
data.f : 4122360580327794860452759994368.000000
data.str : C Programming
共用体的 i 和 f 成员的值有损坏，因为最后赋给变量的值占用了内存位置，这也是 str 成员能够完好输出的原因。
我们再来看一个相同的实例，这次我们在同一时间只使用一个变量，这也演示了使用共用体的主要目的：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
union Data
{
int i;
float f;
char str[20];
};
int main( )
{
union Data data;
data.i = 10;
printf( "data.i : %d\n", data.i);
data.f = 220.5;
printf( "data.f : %f\n", data.f);
strcpy( data.str, "C Programming");
printf( "data.str : %s\n", data.str);
return 0;
}
产生下列结果：
data.i : 10
data.f : 220.500000
data.str : C Programming
位域
如果程序的结构中包含多个开关量，只有 TRUE/FALSE 变量，如下：
struct
{
unsigned int widthValidated;
unsigned int heightValidated;
} status;
这种结构需要 8 字节的内存空间，但在实际上，在每个变量中，我们只存储 0 或 1。
在结构内使用这样的变量，您可以定义变量的宽度来告诉编译器，您将只使用这些字节。例如，上面的结构可以重写成：
struct
{
unsigned int widthValidated : 1;
unsigned int heightValidated : 1;
} status;
上面的结构中，status 变量将占用 4 个字节的内存空间，但是只有 2 位被用来存储值。如果您用了 32 个变量，每一个变量宽度为 1 位，那么 status 结构将使用 4 个字节，但只要您再多用一个变量，如果使用了 33 个变量，那么它将分配内存的下一段来存储第 33 个变量，这个时候就开始使用 8 个字节。让我们看看下面的实例来理解这个概念：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
/* 定义简单的结构 */
struct
{
unsigned int widthValidated;
unsigned int heightValidated;
} status1;
/* 定义位域结构 */
struct
{
unsigned int widthValidated : 1;
unsigned int heightValidated : 1;
} status2;
int main( )
{
printf( "Memory size occupied by status1 : %d\n", sizeof(status1));
printf( "Memory size occupied by status2 : %d\n", sizeof(status2));
return 0;
}
产生下列结果：
Memory size occupied by status1 : 8
Memory size occupied by status2 : 4
位域声明
结构内声明位域的形式如下：
struct
{
type [member_name] : width ;
};
有关位域中变量元素的描述：
| 元素 | 描述 |
|---|
| type | 整数类型，决定了如何解释位域的值。类型可以是整型、有符号整型、无符号整型。 | | member_name | 位域的名称。 | | width | 位域中位的数量。宽度必须小于或等于指定类型的位宽度。 |
带有预定义宽度的变量被称为位域。位域可以存储多于 1 位的数，例如，需要一个变量来存储从 0 到 7 的值，您可以定义一个宽度为 3 位的位域，如下：
struct
{
unsigned int age : 3;
} Age;
上面的结构定义指示 C 编译器，age 变量将只使用 3 位来存储这个值，如果您试图使用超过 3 位，则无法完成。让我们来看下面的实例：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct
{
unsigned int age : 3;
} Age;
int main( )
{
Age.age = 4;
printf( "Sizeof( Age ) : %d\n", sizeof(Age) );
printf( "Age.age : %d\n", Age.age );
Age.age = 7;
printf( "Age.age : %d\n", Age.age );
Age.age = 8; // 二进制表示为 1000 有四位，超出
printf( "Age.age : %d\n", Age.age );
return 0;
}
产生下列结果：
Sizeof( Age ) : 4
Age.age : 4
Age.age : 7
Age.age : 0
typedef
C 语言提供了 typedef 关键字，您可以使用它来为类型取一个新的名字。下面的实例为单字节数字定义了一个术语 BYTE：
typedef unsigned char BYTE;
在这个类型定义之后，标识符 BYTE 可作为类型 unsigned char 的缩写，例如：
BYTE b1, b2;
按照惯例，定义时会大写字母，以便提醒用户类型名称是一个象征性的缩写，但您也可以使用小写字母，如下：
typedef unsigned char byte;
也可以使用 typedef 来为用户自定义的数据类型取一个新的名字。例如，您可以对结构体使用 typedef 来定义一个新的数据类型名字，然后使用这个新的数据类型来直接定义结构变量，如下：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
typedef struct Books
{
char title[50];
char author[50];
char subject[100];
int book_id;
} Book;
int main( )
{
Book book;
strcpy( book.title, "C 教程");
strcpy( book.author, "Nowcoder");
strcpy( book.subject, "编程语言");
book.book_id = 12345;
printf( "书标题 : %s\n", book.title);
printf( "书作者 : %s\n", book.author);
printf( "书类目 : %s\n", book.subject);
printf( "书 ID : %d\n", book.book_id);
return 0;
}
产生下列结果：
书标题 : C 教程
书作者 : Nowcoder
书类目 : 编程语言
书 ID : 12345
typedef vs #define
#define 是 C 指令，用于为各种数据类型定义别名，与 typedef 类似，但是它们有以下几点不同：
- typedef 仅限于为类型定义符号名称，#define 不仅可以为类型定义别名，也能为数值定义别名，比如您可以定义 1 为 ONE。
- typedef是由编译器执行解释的，#define 语句是由预编译器进行处理的。
#define 的最简单的用法：
#include <stdio.h>
#define TRUE 1
#define FALSE 0
int main( )
{
printf( "TRUE 的值: %d\n", TRUE);
printf( "FALSE 的值: %d\n", FALSE);
return 0;
}
产生下列结果：
TRUE 的值: 1
FALSE 的值: 0
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