在C語言中，自定義類型為數據組織提供了極大的靈活性。除了常用的結構體，聯合體（共用體）和枚舉也是非常重要的自定義類型。本文將結合實例，詳細解析聯合體和枚舉的特性、用法及實際應用場景。
一、聯合體（Union）：共用內存的特殊類型
聯合體（又稱共用體）是一種特殊的自定義類型，它的所有成員共用同一塊內存空間，這一特性使其在內存優化場景中非常實用。
1.1 聯合體的聲明與定義
聯合體的聲明語法與結構體類似，但成員的內存布局完全不同。
// 聯合體類型聲明
union Un {char c; // 字符型成員int i; // 整型成員
};int main() {// 聯合體變量定義并初始化union Un un = {0}; // 計算聯合體大小printf("聯合體大小：%d\n", sizeof(un)); // 輸出結果：4return 0;
}
為什么輸出結果是4？
因為聯合體的大小至少是最大成員的大小，上述代碼中int類型成員i占4字節，因此聯合體大小為4。
1.2 聯合體的核心特點：成員共用內存
聯合體最核心的特性是所有成員共用同一塊內存空間，這意味著：
- 聯合體變量的地址與各成員的地址相同；
- 給一個成員賦值，可能會覆蓋其他成員的值。
實例1：驗證成員地址相同
#include <stdio.h>
union Un {char c;int i;
};int main() {union Un un = {0};// 打印聯合體變量及成員的地址printf("&un：%p\n", &un);printf("&un.i：%p\n", &un.i);printf("&un.c：%p\n", &un.c);return 0;
}
輸出結果：三個地址完全相同，證明成員共用同一塊內存。
實例2：成員賦值的相互影響
#include <stdio.h>
union Un {char c;int i;
};int main() {union Un un = {0};un.i = 0x11223344; // 給整型成員賦值un.c = 0x55; // 給字符型成員賦值（覆蓋低字節）printf("un.i = %x\n", un.i); // 輸出結果：11223355return 0;
}
解析：
int類型在內存中占4字節，0x11223344的內存布局為（假設小端存儲）：44 33 22 11；char類型僅占1字節（低地址字節），賦值0x55后覆蓋了低字節，內存變為55 33 22 11，因此un.i最終為0x11223355。
1.3 結構體與聯合體的內存布局對比
| 類型 | 內存布局特點 | 示例大小（char+int） |
|---|---|---|
| 結構體（struct） | 成員按順序存儲，存在內存對齊浪費 | 8字節（1+3對齊+4） |
| 聯合體（union） | 成員共用內存，無對齊浪費 | 4字節（取最大成員大小） |
內存布局示意圖：
- 結構體：
[char][3字節對齊浪費][int] - 聯合體：
[char和int共用4字節空間]
1.4 聯合體大小的計算規則
聯合體的大小需滿足兩個條件：
- 至少是最大成員的大小（保證能容納最大成員）；
- 必須是最大對齊數的整數倍（內存對齊要求）。
對齊數定義：
每個成員的對齊數 = 成員自身大小與編譯器默認對齊數（通常為8）的較小值。
實例計算：
#include <stdio.h>// 案例1：char[5]與int
union Un1 {char c[5]; // 大小5，對齊數1（char大小1）int i; // 大小4，對齊數4（int大小4）
};// 案例2：short[7]與int
union Un2 {short c[7]; // 大小14（2*7），對齊數2（short大小2）int i; // 大小4，對齊數4（int大小4）
};int main() {printf("Un1大小：%d\n", sizeof(union Un1)); // 輸出：8printf("Un2大小：%d\n", sizeof(union Un2)); // 輸出：16return 0;
}
計算過程：
- Un1：最大成員大小5，最大對齊數4。5不是4的倍數，向上對齊到8（4×2）；
- Un2：最大成員大小14，最大對齊數4。14不是4的倍數，向上對齊到16（4×4）。
1.5 聯合體的實用場景
場景1：節省內存空間
當不同屬性不會同時使用時，用聯合體共用內存可大幅減少內存占用。例如禮品兌換單設計：
// 優化前：結構體包含所有屬性，內存浪費
struct gift_list_old {int stock_number; // 庫存量double price; // 定價int item_type; // 商品類型char title[20]; // 書名（僅圖書用）char author[20]; // 作者（僅圖書用）char design[30]; // 設計（僅杯子/襯衫用）int colors; // 顏色（僅襯衫用）
};// 優化后：用聯合體存儲差異化屬性
struct gift_list {int stock_number; // 公共屬性double price; int item_type; union { // 差異化屬性共用內存struct { char title[20]; char author[20]; } book; // 圖書struct { char design[30]; } mug; // 杯子struct { char design[30]; int colors; } shirt; // 襯衫} item;
};
場景2：判斷機器字節序（大小端）
利用聯合體成員共用內存的特性，可簡單判斷機器存儲方式：
// 返回1：小端存儲；返回0：大端存儲
int check_sys() {union {int i; // 4字節整型char c; // 1字節字符} un;un.i = 1; // 內存存儲為0x00000001（大端）或0x01000000（小端）return un.c; // 小端返回1，大端返回0
}
二、枚舉類型（Enum）：常量的有序集合
枚舉類型用于定義一組具有離散值的常量，使代碼更具可讀性和可維護性。
2.1 枚舉類型的聲明與初始化
枚舉通過enum關鍵字聲明，其中的成員稱為枚舉常量。
// 基本聲明（默認值從0開始遞增）
enum Day {Mon, // 0Tues, // 1Wed, // 2Thur, // 3Fri, // 4Sat, // 5Sun // 6
};// 自定義初始值（后續值依次遞增）
enum Color {RED = 2, // 2GREEN = 4, // 4BLUE = 8 // 8
};
2.2 枚舉的優點：為何不用#define？
與#define定義常量相比，枚舉具有明顯優勢：
- 增強可讀性：枚舉常量有明確的類型歸屬，代碼邏輯更清晰；
- 類型檢查：枚舉是強類型，編譯器會進行類型校驗（
#define無類型）； - 便于調試：枚舉常量在調試階段可見（
#define在預處理階段被替換，調試中無符號）； - 批量定義：一次可定義多個相關常量，無需重復寫
#define； - 作用域規則：枚舉聲明在函數內時，僅在函數內有效，避免命名沖突。
2.3 枚舉類型的使用
枚舉變量需用枚舉常量賦值，C語言允許整數賦值但不推薦（C++嚴格禁止）。
enum Color {RED = 1,GREEN = 2,BLUE = 4
};int main() {enum Color clr = GREEN; // 正確：用枚舉常量賦值// enum Color clr2 = 2; // C允許，C++禁止（類型不匹配）return 0;
}
三、總結
- 聯合體通過成員共用內存實現內存優化，適用于不同屬性不同時使用的場景，大小計算需滿足最大成員大小和對齊要求；
- 枚舉用于定義離散常量集合，相比
#define具有更強的類型安全性和可讀性，是提升代碼質量的重要工具。
合理使用聯合體和枚舉，能讓C語言代碼更高效、更易維護，尤其在嵌入式開發、內存受限場景中發揮重要作用。
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