结构体（二）

目录

• 位端
• • 什么是位端
  • 位端的内存分配问题
  • 位端的跨平台问题
  • 总结
• 枚举
• • 枚举的定义
  • 枚举的优势
  • 枚举的使用
• 联合体（共用体）
• • 联合体的定义
  • 联合体的特点
  • • 试题引导
  • 联合体大小的计算
• 链接

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位端 什么是位端

位端跟结构体相似，但有两个不同；

位端的成员变量必须是 int , unsigned int , signed int；
位端的成员后面有一个冒号和数字。
例如

//位端的演示
struct s
{
	int a : 2;
	int b : 2;
	int c : 2;
	int d : 4;
};

在这里 s 就是一个位端。

位端的内存分配问题

1. 位端的结构体成员必须是 int , unsigned int , signed int ,或者是 char (整形家族)类型；
2. 位端的空间开辟是按照 int 四个字节，char 一个字节；
3. 关于位端有许多不确定的因素（标准被定义），是不支持跨平台的，可移植的程序要避免使用位端。
   例题

struct s
{
	char a : 2;
	char b : 2;
	char c : 8;
	
}s;

int main()
{
	s.a = 1;
	s.b = 4;
	s.c = 6;
	printf("%d\n", sizeof(s));
	return 0;
}

结果演示

题目解析

这里我们看到结构体成员后面的数字代表 所占的bety位数；
a 为 char 类型先开辟一个空间以供使用，a 占两个比特位，放入数字01，我们假设从高地址处想低地址处存放（每个平台设置的都不一样），剩下6个比特位；
b 占2个比特位，还有六个可以继续使用， b=100但是只能放两个比特位，舍去最高位放入00，还剩4个比特位；
c 占8个比特位，剩余的四个不够，再次开辟一个空间，剩下的四个空间可能使用可能不使用（C语言标准并未定义），c=0110，放入0110，不够进行补位；
占2个字节。

位端的跨平台问题

• int 在位端中被当作有符号数，还是无符号数都是不确定的；
• 位端中最大位的数目也是不确定的。（16位机器是16，64位机器是64，在16位机器中写成17会出问题）
• 位端中的成员是从左往后分配，还是从右往左分配是不确定的。
• 当结构体包含两个位端时，第二个位端所需要的空间大于所剩的空间时，
  会开辟新的空间，但是所剩的空间是否使用不确定。

总结

位端相较于结构体，会节省更多的空间，但是效率会下降。而结构体为了高效，会进行结构体对齐而浪费部分空间。

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枚举

把可能的取值一一列举出来叫做列举。
列举的全程：enumeration
如：
星期: 星期一、星期二、星期三、星期四、星期五、星期六、星期日；
性别：男性、女性、保密；
月份: 一月、二月、三月、四月…十二月；

枚举的定义

enum day
{
	Mon,
	Tues,
	Wed,
	Thur,
	Fri,
	Sat,
	Sun
};

enum sex
{
	male,
	female,
	secret
};

这里 enum day、enum sex都是枚举类型。
括号内的值叫做枚举常量。
我们发现枚举常量都是用逗号分隔开来，同时在定义完枚举类型后我们需要用分号来结束。

每个枚举常量都是有值的，默认都是从 0 开始，依次加一。

我们也可以修改这些值，只需要加上等号即可。
我们也可以只修改开头的值，设为5，它将从5开始，依次加一。

枚举的优势

• 增加代码的可读性和可维护性；
• 和 define 定义的标识性常量相比枚举有类型检查，更加严禁；
• 防止命名污染；
• 便于调试；
  使用方便一次可定义多个常量。

枚举的使用

//枚举的使用
enum menu 
{
	exit,
	start,
	suspend,
	end
};

int main()
{
	int input;
	scanf("%d", &input);
	switch (input)
	{
	case exit:
		break;
	case start:
		break;
	case suspend:
		break;
	case end:
		break;
	default:
		break;
	}
	return 0;
}

这样我在书写某些程序时，就不需要 case 0、case 1…再面对这样晦涩难懂的语句了。同时我们通过一个枚举，同时定义了好多值（如 exit = 0），不用再一一定义了。

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联合体（共用体）

联合体是一种特殊的自定义类型，联合体的变量也包括各种类型，但是他们公用同一块空间，一个值改变另一个指也会跟着改变。

联合体的定义

//联合体的定义
union s
{
	char a;
	int b;
};

在这里我们定义了联合体。

联合体的特点 试题引导

//联合体的特点
union s
{
	char a;
	int b;
}s;
int main()
{
	s.a = 1;
	printf("%d\n", s.a);
	s.b = 2;
	printf("%d\n", s.a);
	printf("%p\n", &s.a);
	printf("%p\n", &s.b);
	return 0;
}

结果展示

我们发现当 b 改变时， a 也会跟着改变，我们还发现 a 和 b 的起始地址都是一样的。由此我们得出结论：联合体变量共用同一空间，一个值改变，另一个值也会受到影响。

联合体大小的计算

• 联合体的大小为最大成员的大小；
• 当最大成员不是最大对齐数的整数倍时，要对齐到最大对齐数的整数倍处。

试题演示

//联合体的大小
union s
{
	char a[19];
	int b;
}s;

union j
{
	int a[20];
	char b;
}j;

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(s));
	printf("%d\n", sizeof(j));
	return 0;
}

结果展示

解析
在s中a[19] 的对齐数是 1，b的对齐数是 4，a[19]大小为19个字节，但是不是最大对齐数的整数倍，所以空间为 20个字节。
在j中最大对齐数是 4，所占空间是 80个字节，刚好是 4 的整数倍。

链接

位端、枚举、联合体的相关代码