C语言精讲-10

C语言精讲-10

1.共同体(Union 结构)

1.1共用体概述

在某些场景下，我们需要一种能在不同场合表示不同数据类型的数据结构。以学生“成绩”为例，它可能是整数形式（如 80、90），可能是字符形式（如 ‘A’、‘B’），也可能是浮点数形式（如 80.5、60.5）。
在 C 语言里，共用体类型（Union 结构）能自定义灵活可变的数据结构。共用体内部可包含多种属性，但在同一时刻，只能有一个属性有效。这是因为所有属性都存于同一内存地址，后写入的属性会覆盖之前的属性。这种设计的最大优势在于节省内存空间。
虽然“共用体”和“结构体”的定义形式相近，但其含义大不相同。结构体变量占用的内存长度是各成员所占内存长度之和，每个成员都有独立的内存单元；而共用体变量所占内存长度等于其最长成员的长度，所有成员共享同一内存区域。

1.2共用体的基本使用

#include <stdio.h>

// 定义一个共用体来存储成绩
union Score {
    int int_score;
    char char_score;
    float float_score;
};

int main() {
    union Score s;

    // 存储整数成绩
    s.int_score = 85;
    printf("Integer score: %d\n", s.int_score);

    // 存储字符成绩
    s.char_score = 'B';
    printf("Character score: %c\n", s.char_score);

    // 存储浮点数成绩
    s.float_score = 80.5;
    printf("Float score: %.2f\n", s.float_score);

    return 0;
}    

1.3案例演示

1.在不同数据类型间转换

#include <stdio.h>

// 定义一个共用体用于数据类型转换
union DataConverter {
    int integer;
    char bytes[4];
};

int main() {
    union DataConverter converter;
    converter.integer = 0x12345678;

    // 输出每个字节
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        printf("Byte %d: 0x%02X\n", i, (unsigned char)converter.bytes[i]);
    }

    return 0;
}    

2.在结构体中使用共用体

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 定义一个共用体
union Value {
    int int_value;
    float float_value;
    char string_value[20];
};

// 定义一个结构体，包含共用体
struct Data {
    int type;  // 0: int, 1: float, 2: string
    union Value value;
};

void printData(struct Data data) {
    switch (data.type) {
        case 0:
            printf("Integer value: %d\n", data.value.int_value);
            break;
        case 1:
            printf("Float value: %.2f\n", data.value.float_value);
            break;
        case 2:
            printf("String value: %s\n", data.value.string_value);
            break;
        default:
            printf("Invalid type\n");
    }
}

int main() {
    struct Data data;

    // 存储整数
    data.type = 0;
    data.value.int_value = 100;
    printData(data);

    // 存储浮点数
    data.type = 1;
    data.value.float_value = 3.14;
    printData(data);

    // 存储字符串
    data.type = 2;
    strcpy(data.value.string_value, "Hello");
    printData(data);

    return 0;
}    

3.使用枚举判断是大端存储还是小端存储
在计算机系统中，数据存储存在大端字节序（Big Endian）和小端字节序（Little Endian）两种方式。大端字节序是指数据的高位字节存于低地址，低位字节存于高地址；小端字节序则相反，数据的低位字节存于低地址，高位字节存于高地址。下面我会借助枚举类型判断系统采用的是大端存储还是小端存储。

#include <stdio.h>

// 定义一个结构体用于判断字节序
struct EndiannessChecker {
    unsigned char byte1 : 8;
    unsigned char byte2 : 8;
    unsigned char byte3 : 8;
    unsigned char byte4 : 8;
};

// 函数用于判断字节序
void check_endianness() {
    union {
        unsigned int num;
        struct EndiannessChecker checker;
    } u;

    u.num = 0x12345678;

    if (u.checker.byte1 == 0x78) {
        printf("This system uses little-endian byte order.\n");
    } else if (u.checker.byte1 == 0x12) {
        printf("This system uses big-endian byte order.\n");
    } else {
        printf("Unexpected byte order result.\n");
    }
}

int main() {
    check_endianness();
    return 0;
}
    
    

2.枚举（enum）

在 C 语言里，枚举（enum）属于用户自定义的数据类型，其作用是把一组相关的常量整合在一起。这些常量会被赋予整数值，默认情况下，首个枚举常量的值为 0，后续常量的值依次递增 1。不过，你也能为枚举常量手动指定特定的值。枚举类型可以增强代码的可读性与可维护性，让代码更具语义化。

使用案例

1.表示一周的天数

#include <stdio.h>

// 定义枚举类型表示一周的天数
enum Weekdays {
    MONDAY,
    TUESDAY,
    WEDNESDAY,
    THURSDAY,
    FRIDAY,
    SATURDAY,
    SUNDAY
};

int main() {
    // 输出每个枚举常量对应的值
    printf("MONDAY: %d\n", MONDAY);
    printf("TUESDAY: %d\n", TUESDAY);
    printf("WEDNESDAY: %d\n", WEDNESDAY);
    printf("THURSDAY: %d\n", THURSDAY);
    printf("FRIDAY: %d\n", FRIDAY);
    printf("SATURDAY: %d\n", SATURDAY);
    printf("SUNDAY: %d\n", SUNDAY);

    return 0;
}    

2.表示颜色

#include <stdio.h>

// 定义枚举类型表示颜色
enum Colors {
    RED = 1,
    GREEN = 2,
    BLUE = 4,
    YELLOW = RED | GREEN,
    MAGENTA = RED | BLUE,
    CYAN = GREEN | BLUE,
    WHITE = RED | GREEN | BLUE
};

int main() {
    // 输出每个枚举常量对应的值
    printf("RED: %d\n", RED);
    printf("GREEN: %d\n", GREEN);
    printf("BLUE: %d\n", BLUE);
    printf("YELLOW: %d\n", YELLOW);
    printf("MAGENTA: %d\n", MAGENTA);
    printf("CYAN: %d\n", CYAN);
    printf("WHITE: %d\n", WHITE);

    return 0;
}    

3.在函数中使用枚举

#include <stdio.h>

// 定义枚举类型表示交通信号灯状态
enum TrafficLight {
    RED_LIGHT,
    YELLOW_LIGHT,
    GREEN_LIGHT
};

// 函数根据交通信号灯状态输出信息
void print_traffic_light_status(enum TrafficLight light) {
    switch (light) {
        case RED_LIGHT:
            printf("Stop! The light is red.\n");
            break;
        case YELLOW_LIGHT:
            printf("Get ready! The light is yellow.\n");
            break;
        case GREEN_LIGHT:
            printf("Go! The light is green.\n");
            break;
        default:
            printf("Invalid traffic light status.\n");
    }
}

int main() {
    // 调用函数并传入不同的枚举值
    print_traffic_light_status(RED_LIGHT);
    print_traffic_light_status(YELLOW_LIGHT);
    print_traffic_light_status(GREEN_LIGHT);

    return 0;
}    

3.typedef 的使用

在 C 语言里，我们能够为数据类型赋予新的别名，这就如同给人取 “绰号”。这样做并非为提升程序运行效率，而是为了让编码更加便捷。
struct student{} ； 定义一个结构体变量： struct student s1；
typedef struct student{}st； 定义一个结构体变量： st s1； 就简单了很多

使用格式： typedef 类型名 别名;
typedef int Integer; //用Integer作为int类型别名，作用与int相同