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[C++知识库]【C语言精讲】自定义类型2:位段、枚举、联合(共用体)

目录

1. 位段(基于结构实现)

1.1 位段的定义

1.2 位段的内存分配

1.3?位段的跨平台问题

1.4 位段的应用

?2. 枚举

2.1 枚举类型的定义

2.2 枚举的优点

2.3 枚举的使用

3. 联合(共用体)

3.1 联合类型的定义

3.2 联合的特点

3.3 练习(判断当前计算机的大小端存储)

?3.3.1 常规方法

3.3.2 联合(共用体)方法

3.4 联合体大小的计算


1. 位段(基于结构实现)

1.1 位段的定义

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

例如:下面代码中A就是一个位段类型。

#include <stdio.h>
struct A
{
	int _a : 2;    //表示只需要2个比特位
	int _b : 5;    //需要5bit
	int _c : 10;    //需要10bit
	int _d : 30;    //需要30bit
};

int main()
{
    printf("%d\n", sizeof(struct A));    // 8byte
    return 0;
}

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。
struct A
{
    //开辟4byte(32bit)
    int _a:2;    //用了2bit,还剩30bit
    int _b:5;    //还剩25bit
    int _c:10;    //还剩15bit

    //不够了,再开辟4byte(32bit)
    int _d:30;    //C语言标准未规定如何使用剩下的内存,因此不确定
    //因此一共开辟了8byte的空间
};

1.3?位段的跨平台问题

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. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
  2. 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。
  3. 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.
  4. 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。?

1.4 位段的应用

  • 网络数据传输

?2. 枚举

枚举顾名思义就是一一例举。

把可能的取值一一列举。

2.1 枚举类型的定义

enum Day//星期
{
	Mon,
	Tues,
	Wed,
	Thur,
	Fri,
	Sat,
	Sun
};
enum Sex//性别
{
	MALE,
	FEMALE,
	SECRET
};
enum Color//颜色
{
	RED,
	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

这些可能取值都是有值的,默认从0开始,一次递增1,在定义的时候也可以赋初值

enum Color//颜色
{
	RED = 1,
	GREEN = 2,
	BLUE = 4
};

2.2 枚举的优点

  1. 增加代码的可读性和可维护性
  2. 和#define定义的标识符比较枚举有类型检查,更加严谨。
  3. 防止了命名污染(封装)
  4. 便于调试
  5. 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。

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,特征是这些成员公用同一块空间(所以联合也叫共用体)。

#include <stdio.h>

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

//联合变量的定义
union Un un;

int main()
{
	//计算连个变量的大小
	printf("%d\n", sizeof(un));
	printf("%p\n", &un);		//地址一样
	printf("%p\n", &(un.c));	//地址一样
	printf("%p\n", &(un.i));	//地址一样

	return 0;

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)。

3.3 练习(判断当前计算机的大小端存储)

?3.3.1 常规方法

#include <stdio.h>

int check_sys()
{
    int a = 1;
    return (*(char*)&a);
}

int main()
{
    int ret = check_sys();
    //如果返回1,表示小端
    //如果返回0,表示大端
    if (1 == ret)
        printf("小端\n");
    else
        printf("大端\n");
    return 0;
}

3.3.2 联合(共用体)方法

#include <stdio.h>

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

int main()
{
    int ret = check_sys();
    //如果返回1,表示小端
    //如果返回0,表示大端
    if (1 == ret)
        printf("小端\n");
    else
        printf("大端\n");
    return 0;
}

3.4 联合体大小的计算

  • 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。
#include <stdio.h>

union Un1
{
	char c[5];    //5,1
	int i;    //4
};
union Un2
{
	short c[7];    //14,2
	int i;    //4
};

int main()
{
    printf("%d\n", sizeof(union Un1));    //8byte
    printf("%d\n", sizeof(union Un2));    //16byte

    return 0;
}
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