在C语言中，自定义类型为数据组织提供了极大的灵活性。除了常用的结构体，联合体（共用体）和枚举也是非常重要的自定义类型。本文将结合实例，详细解析联合体和枚举的特性、用法及实际应用场景。
一、联合体（Union）：共用内存的特殊类型
联合体（又称共用体）是一种特殊的自定义类型，它的所有成员共用同一块内存空间，这一特性使其在内存优化场景中非常实用。
1.1 联合体的声明与定义
联合体的声明语法与结构体类似，但成员的内存布局完全不同。
// 联合体类型声明
union Un {char c; // 字符型成员int i; // 整型成员
};int main() {// 联合体变量定义并初始化union Un un = {0}; // 计算联合体大小printf("联合体大小：%d\n", sizeof(un)); // 输出结果：4return 0;
}
为什么输出结果是4？
因为联合体的大小至少是最大成员的大小，上述代码中int类型成员i占4字节，因此联合体大小为4。
1.2 联合体的核心特点：成员共用内存
联合体最核心的特性是所有成员共用同一块内存空间，这意味着：
- 联合体变量的地址与各成员的地址相同；
- 给一个成员赋值，可能会覆盖其他成员的值。
实例1：验证成员地址相同
#include <stdio.h>
union Un {char c;int i;
};int main() {union Un un = {0};// 打印联合体变量及成员的地址printf("&un：%p\n", &un);printf("&un.i：%p\n", &un.i);printf("&un.c：%p\n", &un.c);return 0;
}
输出结果：三个地址完全相同，证明成员共用同一块内存。
实例2：成员赋值的相互影响
#include <stdio.h>
union Un {char c;int i;
};int main() {union Un un = {0};un.i = 0x11223344; // 给整型成员赋值un.c = 0x55; // 给字符型成员赋值（覆盖低字节）printf("un.i = %x\n", un.i); // 输出结果：11223355return 0;
}
解析：
int类型在内存中占4字节，0x11223344的内存布局为（假设小端存储）：44 33 22 11；char类型仅占1字节（低地址字节），赋值0x55后覆盖了低字节，内存变为55 33 22 11，因此un.i最终为0x11223355。
1.3 结构体与联合体的内存布局对比
| 类型 | 内存布局特点 | 示例大小（char+int） |
|---|---|---|
| 结构体（struct） | 成员按顺序存储，存在内存对齐浪费 | 8字节（1+3对齐+4） |
| 联合体（union） | 成员共用内存，无对齐浪费 | 4字节（取最大成员大小） |
内存布局示意图：
- 结构体：
[char][3字节对齐浪费][int] - 联合体：
[char和int共用4字节空间]
1.4 联合体大小的计算规则
联合体的大小需满足两个条件：
- 至少是最大成员的大小（保证能容纳最大成员）；
- 必须是最大对齐数的整数倍（内存对齐要求）。
对齐数定义：
每个成员的对齐数 = 成员自身大小与编译器默认对齐数（通常为8）的较小值。
实例计算：
#include <stdio.h>// 案例1：char[5]与int
union Un1 {char c[5]; // 大小5，对齐数1（char大小1）int i; // 大小4，对齐数4（int大小4）
};// 案例2：short[7]与int
union Un2 {short c[7]; // 大小14（2*7），对齐数2（short大小2）int i; // 大小4，对齐数4（int大小4）
};int main() {printf("Un1大小：%d\n", sizeof(union Un1)); // 输出：8printf("Un2大小：%d\n", sizeof(union Un2)); // 输出：16return 0;
}
计算过程：
- Un1：最大成员大小5，最大对齐数4。5不是4的倍数，向上对齐到8（4×2）；
- Un2：最大成员大小14，最大对齐数4。14不是4的倍数，向上对齐到16（4×4）。
1.5 联合体的实用场景
场景1：节省内存空间
当不同属性不会同时使用时，用联合体共用内存可大幅减少内存占用。例如礼品兑换单设计：
// 优化前：结构体包含所有属性，内存浪费
struct gift_list_old {int stock_number; // 库存量double price; // 定价int item_type; // 商品类型char title[20]; // 书名（仅图书用）char author[20]; // 作者（仅图书用）char design[30]; // 设计（仅杯子/衬衫用）int colors; // 颜色（仅衬衫用）
};// 优化后：用联合体存储差异化属性
struct gift_list {int stock_number; // 公共属性double price; int item_type; union { // 差异化属性共用内存struct { char title[20]; char author[20]; } book; // 图书struct { char design[30]; } mug; // 杯子struct { char design[30]; int colors; } shirt; // 衬衫} item;
};
场景2：判断机器字节序（大小端）
利用联合体成员共用内存的特性，可简单判断机器存储方式：
// 返回1：小端存储；返回0：大端存储
int check_sys() {union {int i; // 4字节整型char c; // 1字节字符} un;un.i = 1; // 内存存储为0x00000001（大端）或0x01000000（小端）return un.c; // 小端返回1，大端返回0
}
二、枚举类型（Enum）：常量的有序集合
枚举类型用于定义一组具有离散值的常量，使代码更具可读性和可维护性。
2.1 枚举类型的声明与初始化
枚举通过enum关键字声明，其中的成员称为枚举常量。
// 基本声明（默认值从0开始递增）
enum Day {Mon, // 0Tues, // 1Wed, // 2Thur, // 3Fri, // 4Sat, // 5Sun // 6
};// 自定义初始值（后续值依次递增）
enum Color {RED = 2, // 2GREEN = 4, // 4BLUE = 8 // 8
};
2.2 枚举的优点：为何不用#define？
与#define定义常量相比，枚举具有明显优势：
- 增强可读性：枚举常量有明确的类型归属，代码逻辑更清晰；
- 类型检查：枚举是强类型，编译器会进行类型校验（
#define无类型）； - 便于调试：枚举常量在调试阶段可见（
#define在预处理阶段被替换，调试中无符号）； - 批量定义：一次可定义多个相关常量，无需重复写
#define； - 作用域规则：枚举声明在函数内时，仅在函数内有效，避免命名冲突。
2.3 枚举类型的使用
枚举变量需用枚举常量赋值，C语言允许整数赋值但不推荐（C++严格禁止）。
enum Color {RED = 1,GREEN = 2,BLUE = 4
};int main() {enum Color clr = GREEN; // 正确：用枚举常量赋值// enum Color clr2 = 2; // C允许，C++禁止（类型不匹配）return 0;
}
三、总结
- 联合体通过成员共用内存实现内存优化，适用于不同属性不同时使用的场景，大小计算需满足最大成员大小和对齐要求；
- 枚举用于定义离散常量集合，相比
#define具有更强的类型安全性和可读性，是提升代码质量的重要工具。
合理使用联合体和枚举，能让C语言代码更高效、更易维护，尤其在嵌入式开发、内存受限场景中发挥重要作用。
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