17.联合体与枚举

1.联合体基本概念

联合体的外在形式跟结构体非常类似，但它们有一个本质的区别：结构体中的各个成员是各自独立的，而联合体中的各个成员却共用同一块内存，因此联合体也称为共用体。

联合体各成员的堆叠效果

联合体内部成员的这种特殊的“堆叠”效果，使得联合体有如下基本特征：

• 整个联合体变量的尺寸，取决于联合体中尺寸最大的成员。
• 给联合体的某个成员赋值，会覆盖其他的成员，使它们失效。
• 联合体各成员之间形成一种“互斥”的逻辑，在某个时刻只有一个成员有效。

联合体的定义：

union 联合体标签
{
    成员1;
    成员2;
    ...
};

• 语法：
  • 联合体标签，用来区分各个不同的联合体。
  • 成员，是包含在联合体内部的数据，可以是任意的数据类型。

// 定义了一种称为 union attr 的联合体类型
union attr
{
    int x;
    char y;
    double z;  
};

int main()
{
    // 定义联合体变量
    union attr n;
}

2.联合体操作

联合体的操作跟结构体形式上别无二致，但由于联合体特殊的存储特性，不管怎么初始化和赋值，最终都有且仅有一个成员是有效的。

• 初始化：

// 普通初始化：第一个成员有效（即只有100是有效的，其余成员会被覆盖）
union attr at = {100, 'k', 3.14};

// 指定成员初始化：最后一个成员有效（即只有3.14是有效的，其余成员会被覆盖）
union attr at = {
                .x  = 100,
                .y = 'k',
                .z = 3.14,
};

• 成员引用：

at.x = 100;
at.y = 'k';
at.z = 3.14; // 只有最后一个赋值的成员有效

printf("%d\n", at.x);
printf("%c\n", at.y);
printf("%lf\n", at.z);

• 联合体指针：

union attr *p = &at;
p->x = 100;
p->y = 'k';
p->z = 3.14;  // 只有最后一个赋值的成员有效

printf("%d\n", p->x);
printf("%c\n", p->y);
printf("%lf\n", p->z);

3.联合体的使用

联合体一般很少单独使用，而经常以结构体的成员形式存在，用来表达某种互斥的属性。

• 示例：

struct node
{
    int a;
    char b;
    double c;
    union attr at; // at内有三种互斥的属性，非此即彼
};

int main()
{
    struct node n;
    n.at.x = 100; // 使用连续的成员引用符来索引结构体中的联合体成员
}

4.枚举

枚举类型的本质是提供一种范围受限的整型，比如用0-6表示七种颜色，用0-3表示四种状态等，但枚举在C语言中并未实现其本来应有的效果，直到C++环境下枚举才拥有原本该有的属性。

• 枚举常量列表
  • enum是关键字
  • spectrum是枚举常量列表标签，可以省略。省略的情况下无法定义枚举变量

enum spectrum{red, orange, yellow, green, blue, cyan, purple};
enum         {reset, running, sleep, stop};

• 语法要点：
  • 枚举常量实质上就是整型，首个枚举常量默认为0。
  • 枚举常量在定义时可以赋值，若不赋值，则取其前面的枚举常量的值加1。
  • C语言中，枚举等价于整型，支持整型数据的一切操作。
• 使用举例：

switch(color)
{
    case red:
        // 处理红色...
    case orange:
        // 处理橙色...
    case yellow:
        // 处理黄色...   
}

• 枚举数据最重要的作用，是使用有意义的单词，来替代无意义的数字，提高程序的可读性。