C语言进阶——4自定义类型（2）— 位段/枚举/联合体

2. 位段

2.1 什么是位段

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。

示例

struct A
{int _a:2;int _b:5;int _c:10;int _d:30;
};

A就是一个位段类型。

printf("%d\n", sizeof(struct A));

分析

验证

2.2 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。
4. 位段不涉及内存对齐的事情，它就是为了节省空间，所以不存在内存对齐

示例

struct S
{char a:3;char b:4;char c:5;char d:4;
};
struct S s = {0};
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;

空间是如何开辟的？

2.3 位段的跨平台问题

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。

总结：跟结构体相比，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

2.4 位段的应用

网络协议的底层实现，我们会在数据之外包裹一些信息，保证数据能正确到达，这些什么版本号，首部长度信息，用位段实现更加节约空间，在网络传输中更合适。

3. 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。
性别有：男、女、保密，也可以一一列举。
月份有12个月，也可以一一列举

这里就可以使用枚举了

3.1 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直接赋初值

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

3.2 枚举的优点

为什么使用枚举？
我们可以使用 #define 定义常量，为什么非要使用枚举？
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。 #define 定义的变量是直接进行了替换的，在调试的时候#define定义的变量是不能调试的；枚举变量是可以进行调试的。
5. 使用方便，一次可以定义多个常量

3.3 枚举的使用

建议使用枚举常量给枚举变量赋值

#include<stdio.h>
enum Color//颜色
{RED = 1,GREEN = 2,BLUE = 4
};
int main()
{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。//enum Color clr = 2; //C++就会报错 一边是枚举类型，一边是常量。两边类型不同return 0;
}

4. 联合（共用体）

4.1 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）。
实例：

#include<stdio.h>
//联合类型的声明
union Un
{char c;int i;
};int main()
{//联合变量的定义union Un un;//计算连个变量的大小printf("%d\n", sizeof(un));return 0;
}

4.2 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）。

union Un
{int i;char c;
};
union Un un;
// 下面输出的结果是一样的吗？
printf("%d\n", &(un.i));
printf("%d\n", &(un.c));
//下面输出的结果是什么？
un.i = 0x11223344;
un.c = 0x55;
printf("%x\n", un.i);

4.3 联合大小的计算

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。

union Un1
{char c[5];int i;
};
union Un2
{short c[7];int i;
};
//下面输出的结果是什么？
printf("%d\n", sizeof(union Un1));
printf("%d\n", sizeof(union Un2))