C语言enum枚举类型、struct结构体类型、union共用体类型用法总结

近日在学习stm32的过程中遇到一些问题，特重新学习了一下C语言关于枚举、结构体、共用体类型的用法，现总结如下>>>

·C枚举类型

基本定义

首先，在谈enum的用法之前，要了解const的作用，我们知道const是一种定义常量的数据类型，即被定义的量不可改变数值 ，通常是用作为一些数值冠上一个名字，使得代码可读性更好，比如

const int true = 1;
const int false = 0;
switch(result)
{
 	case true:  /* 写入对应函数*/
 	break;
	case false: /*写入对应函数*/
	break;
}

或者也可以用宏定义来给常量取名字,但此时常量并没有数据类型，关于const定义与#define宏定义详细的区别，可戳此处https://blog.youkuaiyun.com/just_mccc/article/details/108251183

#define true 1
#define false 0

而如果需要定义的常量数量大且种类繁多，就会显得冗余，代码移植性差，在stm32f10x标准库函数中，有大量不同种类的常量，这时候就需要用到enum枚举类型对常量进行归类。先看一个例子>>>

/*有多种定义形式*/
enum time
{hour, minute = 25, second}now;
enum 
{hour, minute = 25, second}now;
enum time
{hour, minute = 25, second};

enum基本用法如上所示，可以有多种形式进行枚举类型定义。time作为枚举类型名字通常并不使用，用的是大括号中的枚举元素，且编译器会将这些元素当作整形常量处理，在数值方面，如果第一个元素没有赋值，会默认为0，后面没有被赋值的元素的数值为前一元素值加1，在取用枚举元素的值时就可以直接使用枚举元素。在赋值方面，枚举元素可以直接赋给int类型变量，但int类型常量不能直接赋给枚举类型变量，需要强制转换才能完成。

printf("The time is %02d : %02d : %02d", hour, minute, second);//直接使用枚举元素

>>>The time is 00 : 25 : 25
/***************************************************/
enum time
{
	hour, 
	minute = 25, 
	second
};//定义枚举
enum time hour = (enum time)12;//定义一个枚举变量hour并给枚举类型变量赋值
int main(){
	printf("hour = %d", hour);//输出结果
	return 0;
}

>>>hour = 12;

在stm32中的应用

在stm32中，更多是typedef加枚举的应用，可见下图示例

typedef enum
{  GPIO_Mode_AIN = 0x0,
   GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,
   GPIO_Mode_IPD = 0x28,
   GPIO_Mode_IPU = 0x48,
   GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,
   GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,
   GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,
   GPIO_Mode_AF_PP = 0x18
}GPIOMode_TypeDef;
GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode；
GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU；

这里用了typedef数据类型定义，使得GPIOMode_TypeDef变成枚举数据类型，并且定义了一个枚举型变量GPIO_Mode，将枚举元素GPIO_Mode_IPU赋值给它，之后就可以直接对GPIO_Mode进行操作了，也是体现了库函数很好的可读性、可移植性。

·C结构体类型

基本定义

C 数组允许定义可存储相同类型数据项的变量，结构是 C 编程中另一种用户自定义的可用的数据类型，它允许存储不同类型的数据项。结构体的定义方法如下

struct tag { 
    member-list
    member-list 
    member-list  
    ...
} variable-list ;

tag:结构体类型名字（可选择）
member-list:（标准的变量定义）
variable-list：共用体变量（可选择）
也可以用typedef创建新类型，这里用simple1来声明新的结构体变量。

typedef struct
{
	int a;
	char b;
	double c;
}simple1;
simple1 simple2;

初始化

struct结构体标识符 变量名 = {初始化值1，初始化值2…，初始化值n};

例如现在用一本书作为例子，一本书的信息包括书名、页数、作者、主题。于是有如下定义和初始化

struct books
{
	int pages;
	char author[10];
	char subject[50];
};
struct books To_live = {194, "YuHua", "to live"};

作为函数参数

如果想要将一个结构传入函数，可以有以下两种方式实现，一个是传入普通的结构参量，然后再定义一个新的结构体复制传入的结构（与数组不同，两个结构变量可以相互赋值）。这个用法不常用，更多是用结构体指针来传入结构体变量。K&R曾经说过"if a large structure is to be passed to a function, it is generally more efficient to pass a pointer than to copy the whole structure"。由此可见，结构作为指针传入函数是最有效的。详细用法见下面实例

#include <stdio.h>
 
struct books
{
	int pages;
	char author[10];
	char subject[50];
};
 
/* 函数声明 */
void printBook( struct books *book );
int main( )
{
   /* 声明 Book1，类型为 books */
   struct books To_live = {194, "YuHua", "to live"};        
 
   /* 通过传 《活着》 的地址来输出 Book1 信息 */
   printBook( &To_live );
 
   return 0;
}
void printBook( struct books *book )
{
   printf( "To_live pages : %d\n", book->pages);//取用结构体成员时，用标识符”->“
   printf( "To_live author : %s\n", book->author);
   printf( "To_live subject : %s\n", book->subject);
} 

输出结果

在stm32中的应用

在stm32f10x固件库中，更多的是结构体与枚举的综合运用，下面是关于GPIO模式配置的部分代码

typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0,
  GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,
  GPIO_Mode_IPD = 0x28,
  GPIO_Mode_IPU = 0x48,
  GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,
  GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,
  GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,
  GPIO_Mode_AF_PP = 0x18
}GPIOMode_TypeDef;

typedef struct
{
  uint16_t GPIO_Pin;              
  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;    
}GPIO_InitTypeDef;

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
/*后面是对GPIO_Mode的一系列操作，使单片机执行指令*/

不难看出，这里枚举和结构都是用typedef 来定义一个数据类型定义，这也是为了用户取用代码方便，用户在主函数中定义了一个结构体变量GPIO_InitStructure，并且对结构体成员（也是一个枚举类型）GPIO_Mode进行赋值操作。

·C共用体类型

基本定义

C共用体是一种特殊的数据类型，与结构体类似，但不同的是允许用户在相同的内存位置存储不同的数据类型，我们可以定义一个带有多成员的共用体，但是任何时候只能有一个成员带有值。共用体提供了一种相同的内存位置的有效方式（即一个变量可以有多个数据类型）即可以赋值不同数据类型的数据，但一次只能赋值一个。首先是共用体的定义

union [union tag]
{
   member definition;
   member definition;
   ...
   member definition;
} [one or more union variables];

union tag:共用体类型名字（可选择）
member definition:共用体元素（标准的变量定义）
one or more union variables：共用体变量（可选择）
访问公用体成员时需要访问运算符

union Data
{
	int i;
	char s[20];
	double m;
}data;
strcpy(data.str, "Hello_World!");
printf("data.str = %s", data.str);

>>>Hello_World!

内存空间

共用体占用的内存应足够存储共用体中最大的成员。例如，在上面的实例中，Data 将占用 20 个字节的内存空间，因为在各个成员中，字符串所占用的空间是最大的。下面的实例将显示上面的共用体占用的总内存大小：

union Data
{
	int i;
	char s[20];
	double m;
}data;
printf("memory size occupied by data is %d", sizeof(data));

>>>memory size occupied by data is 20

共用

共用体里的所有成员公用一个内存位置，只有在同一时间内只用到一个值，才不会出错

  union Data
{
	int i;
	char s[20];
	double m;
}data;      

   data.i = 10;
   printf( "data.i : %d\n", data.i);
   data.m = 984.5;
   printf( "data.m : %f\n", data.m);
   strcpy( data.s, "Hello_World!");
   printf( "data.s : %s\n", data.s);
   printf("\n");
   printf( "data.i : %d\n", data.i);
   printf( "data.m : %f\n", data.m);
   printf( "data.s : %s\n", data.s);

代码运行结果如下

可以发现前二次输出的结果有损坏，原因就在于data.s将共用体唯一 一个内存空间给占据了，所以只有data.s输出正确。
详细的共用体用途介绍
END