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引入

在学习了结构体之后，我们知道它能将不同类型的数据组合成一个整体，每个成员都有独立的内存空间。但在实际开发中，有时我们只需要同一内存空间存储不同类型的数据，或者需要定义一组有名字的常量，这时候就需要用到C语言中的联合体和枚举了。

联合体是一种“共享内存”的自定义类型，能极大节省内存空间；枚举则是用于定义常量集合的类型，让代码更易读、易维护。这篇文章会从基础声明开始，用生活例子和代码实例拆解核心知识点，帮新手轻松掌握这两种类型的用法。

1. 联合体类型的声明与基本使用

1.1 联合体的概念

联合体（也叫共用体）是一种特殊的自定义复合数据类型，它的所有成员共享同一块内存空间。简单来说，联合体的内存空间大小至少能容纳最大的成员，所有成员都从同一个内存地址开始存储。

1.2 联合体类型的声明

联合体的声明语法和结构体非常相似，只是关键字从struct换成了union。

基本格式：

union 联合体名 { 成员类型1 成员名1; 成员类型2 成员名2; // ... 更多成员 }; // 注意分号不能省略

实例：声明一个用于存储不同数据类型的联合体

// 声明名为Data的联合体类型 union Data { char c; // 字符型，1字节 int i; // 整型，4字节 float f; // 浮点型，4字节 };

核心理解：union Data是一个新的自定义类型，和int、struct一样用于定义变量，其成员共享同一块内存。

1.3 联合体变量的创建和初始化

联合体变量的创建方式和结构体类似，支持声明后创建、声明时创建，也支持初始化（但只能初始化一个成员）。

实例：

#include <stdio.h> union Data { char c; int i; float f; }; int main() { // 方式1：声明后创建变量 union Data d1; // 方式2：声明时创建变量（可省略单独声明步骤） // union Data d2; // 初始化：只能初始化第一个成员，或用指定成员初始化（C99） union Data d3 = {'a'}; // 初始化字符成员c union Data d4 = {.i = 100}; // C99标准，指定初始化整型成员i union Data d5 = {.f = 3.14f}; // 指定初始化浮点型成员f return 0; }

2. 联合体的核心特点

联合体的所有特性都源于成员共享内存这一核心，这也是它和结构体最本质的区别。

2.1 特点1：所有成员共享同一块内存空间

联合体的每个成员都从同一个内存地址开始存储，修改一个成员会覆盖其他成员的值。

实例验证：

#include <stdio.h> union Data { char c; int i; float f; }; int main() { union Data d; // 打印联合体变量的地址，以及各成员的地址 printf("联合体变量d的地址：%p\n", &d); printf("成员c的地址：%p\n", &d.c); printf("成员i的地址：%p\n", &d.i); printf("成员f的地址：%p\n", &d.f); // 修改成员i的值，观察成员c的变化 d.i = 0x12345678; printf("修改i后，c的值：%#x\n", d.c); // 输出结果与机器大小端有关 return 0; }

输出结果（以小端机器为例）：

联合体变量d的地址：0061FEAC 成员c的地址：0061FEAC 成员i的地址：0061FEAC 成员f的地址：0061FEAC 修改i后，c的值：0x78

结论：所有成员的地址和联合体变量的地址完全相同，证明它们共享同一块内存。

2.2 特点2：同一时间只能有效使用一个成员

由于成员共享内存，当我们给一个成员赋值后，其他成员的值会被覆盖，因此同一时间只有一个成员的值是有效的。

实例验证：

#include <stdio.h> union Data { char c; int i; float f; }; int main() { union Data d; d.c = 'a'; printf("d.c = %c\n", d.c); // 输出：a // 此时i和f的值是随机的（被c覆盖后的垃圾值） printf("d.i = %d\n", d.i); // 输出随机值 d.i = 100; printf("d.i = %d\n", d.i); // 输出：100 // 此时c的值被i覆盖，f的值仍为垃圾值 printf("d.c = %c\n", d.c); // 输出：d（ASCII码100对应字符d） d.f = 3.14f; printf("d.f = %.2f\n", d.f); // 输出：3.14 // 此时c和i的值被f覆盖 printf("d.i = %d\n", d.i); // 输出随机值 return 0; }

新手提醒：使用联合体时，要明确当前正在使用的成员，避免读取被覆盖的无效值。

2.3 相同成员的结构体和联合体对比

为了更直观理解联合体的“共享内存”特性，我们对比相同成员的结构体和联合体的内存占用与布局。

2.3.1 内存占用对比

#include <stdio.h> // 结构体：成员有独立内存 struct Stu { char c; int i; float f; }; // 联合体：成员共享内存 union Data { char c; int i; float f; }; int main() { printf("结构体Stu的大小：%zu字节\n", sizeof(struct Stu)); // 输出12（内存对齐后） printf("联合体Data的大小：%zu字节\n", sizeof(union Data)); // 输出4（最大成员的大小） return 0; }

2.3.2 内存布局对比

生活比喻：

结构体像一套带多个房间的房子，每个成员住一个房间，各自独立；

联合体像一套只有一个房间的房子，所有成员轮流住这个房间，一次只能住一个。

3. 联合体大小的计算

联合体的大小计算比结构体简单，核心是“容纳最大成员+内存对齐”。

3.1 联合体大小的计算规则

1. 基础规则：联合体的大小至少是最大成员的大小（要能容纳最大的成员）。

2. 对齐规则：联合体的大小必须是联合体中最大对齐数的整数倍（对齐数的定义和结构体一致：成员自身大小与编译器默认对齐数的较小值）。

关键概念：联合体的最大对齐数是其所有成员的对齐数中的最大值。

3.2 实例解析联合体大小计算

实例1：简单联合体

#include <stdio.h> union Data1 { char c; // 大小1字节，对齐数1（VS默认对齐数8，1和8取1） int i; // 大小4字节，对齐数4（4和8取4） float f; // 大小4字节，对齐数4（4和8取4） }; int main() { // 最大成员大小是4字节，最大对齐数是4，4是4的整数倍，因此大小为4 printf("sizeof(union Data1) = %zu\n", sizeof(union Data1)); // 输出4 return 0; }

实例2：包含不同对齐数的联合体

#include <stdio.h> union Data2 { char c[5]; // 大小5字节，对齐数1（数组的对齐数为元素的对齐数） int i; // 大小4字节，对齐数4 }; int main() { // 步骤1：最大成员大小是5字节（char[5]） // 步骤2：最大对齐数是4（int的对齐数） // 步骤3：5不是4的整数倍，向上取整到8（最近的4的整数倍） printf("sizeof(union Data2) = %zu\n", sizeof(union Data2)); // 输出8 return 0; }

3.3 联合体的经典练习：判断机器的大小端存储

大小端是计算机存储数据的两种方式，这是C语言面试的高频考点，用联合体可以轻松实现判断。

3.3.1 先理解大小端的概念

大端存储：数据的高位字节存放在内存的低地址处，低位字节存放在高地址处。

小端存储：数据的低位字节存放在内存的低地址处，高位字节存放在高地址处。

举例：存储整数0x12345678（4字节）

3.3.2 用联合体实现大小端判断

思路：

1. 定义一个联合体，包含一个int成员和一个char成员。

2. 给int成员赋值1（二进制：00000000 00000000 00000000 00000001）。

3. 读取char成员的值：若为1，则是小端；若为0，则是大端。

代码实现：

#include <stdio.h> // 定义联合体 union CheckEndian { int i; char c; }; int main() { union CheckEndian ce; ce.i = 1; if (ce.c == 1) { printf("当前机器是小端存储\n"); } else { printf("当前机器是大端存储\n"); } return 0; }

输出结果：

当前机器是小端存储

原理：int类型的1在小端机器中，低位字节（0x01）存放在低地址（char成员的地址），因此ce.c的值为1；大端机器中，高位字节（0x00）存放在低地址，因此ce.c的值为0。

4. 枚举类型的声明与基本使用

4.1 枚举的概念

枚举（Enumeration）是一种用于定义命名常量集合的自定义类型，它把一组相关的常量用有意义的名字表示，让代码更易读、易维护。

4.2 枚举类型的声明

枚举的声明关键字是enum，语法格式如下：

基本格式：

enum 枚举名 { 枚举常量1, 枚举常量2, // ... 更多枚举常量 };

实例：声明一个表示星期的枚举类型

// 声明名为Week的枚举类型 enum Week { Mon, // 周一（默认0） Tue, // 周二（默认1） Wed, // 周三（默认2） Thu, // 周四（默认3） Fri, // 周五（默认4） Sat, // 周六（默认5） Sun // 周日（默认6） };

核心理解：

枚举中的每个常量（如Mon、Tue）都是整数常量，默认从0开始依次递增（Mon=0，Tue=1，…，Sun=6）。

可以手动指定枚举常量的值，未指定的会在前一个常量的基础上+1。

实例1：手动指定起始值：

// 手动指定起始值，后续依次递增 enum Week { Mon = 1, Tue, // 2 Wed, // 3 Thu, // 4 Fri, // 5 Sat, // 6 Sun // 7 };

实例2：随机指定枚举常量的值：

// 随机指定枚举常量的值 enum Color { Red = 3, Green = 7, Blue // 8（前一个是7，故为8） };

4.3 枚举变量的创建和初始化

枚举变量的创建方式和结构体、联合体类似，支持声明后创建、声明时创建。

实例：

#include <stdio.h> enum Week { Mon = 1, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat, Sun }; int main() { // 方式1：声明后创建变量 enum Week today; today = Wed; // 给枚举变量赋值（只能赋枚举常量） printf("今天是星期%d\n", today); // 输出：今天是星期3 // 方式2：声明时创建变量 enum Color { Red, Green, Blue } color = Green; printf("颜色对应的常量值：%d\n", color); // 输出：1 return 0; }

新手提醒：枚举变量本质是整数，也可以赋值为整数，但不推荐（失去枚举的意义）。

5. 枚举类型的优点

在C语言中，我们可以用#define定义常量，那为什么还要用枚举呢？枚举有以下几个显著优点：

5.1 优点1：代码更易读、易理解

枚举常量有明确的名字，比#define的无意义数字更直观。

对比：

// 用#define定义常量，可读性差 #define MON 1 #define TUE 2 #define WED 3 // 用枚举定义，可读性强 enum Week { Mon = 1, Tue, Wed };

5.2 优点2：有类型检查，更安全

枚举是一种自定义类型，编译器会对枚举变量进行一定的类型检查；而#define只是简单的文本替换，没有类型检查。

5.3 优点3：便于调试和维护

枚举常量是编译器处理的，调试时能直接看到常量的名字；而#define的常量在预处理阶段被替换成数字，调试时只能看到数字。

同时，枚举把相关常量集中定义，修改时只需调整枚举声明，无需到处修改#define的宏定义。

6. 枚举类型的使用场景与实战示例

6.1 场景1：表示状态或选项

比如用枚举表示程序的运行状态、用户的操作选项等。

实例：表示游戏角色的状态

#include <stdio.h> // 定义游戏角色状态的枚举 enum RoleState { Idle, // 空闲 Move, // 移动 Attack, // 攻击 Defend, // 防御 Die // 死亡 }; // 函数：打印角色状态 void printState(enum RoleState state) { switch (state) { case Idle: printf("角色处于空闲状态\n"); break; case Move: printf("角色正在移动\n"); break; case Attack: printf("角色正在攻击\n"); break; case Defend: printf("角色正在防御\n"); break; case Die: printf("角色已死亡\n"); break; default: printf("无效状态\n"); } } int main() { enum RoleState rs = Attack; printState(rs); // 输出：角色正在攻击 return 0; }

6.2 场景2：简化switch语句的case判断

枚举常量作为switch的case条件，能让代码结构更清晰。

实例：处理用户输入的菜单选项

#include <stdio.h> // 定义菜单选项的枚举 enum MenuOption { Add = 1, Delete, Modify, Query, Exit }; int main() { int choice; printf("请选择操作：\n"); printf("1. 添加\n2. 删除\n3. 修改\n4. 查询\n5. 退出\n"); scanf("%d", &choice); switch (choice) { case Add: printf("执行添加操作\n"); break; case Delete: printf("执行删除操作\n"); break; case Modify: printf("执行修改操作\n"); break; case Query: printf("执行查询操作\n"); break; case Exit: printf("退出程序\n"); break; default: printf("无效选项\n"); } return 0; }

7. 通用补充内容（新手必看）

7.1 结构体与联合体的核心关联对比（强化理解）

结构体和联合体都是C语言的自定义复合类型，核心区别在于内存使用方式，具体关联对比如下：

总结：结构体是“组合”数据，联合体是“复用”内存，根据是否需要同时使用多个成员来选择。

7.2 新手常见错误避坑指南（拓展版）

结束语

到这里，我们就把C语言联合体和枚举的核心知识点全部梳理完毕了。

联合体的核心是共享内存，通过复用内存空间实现高效存储，判断机器大小端是其经典应用；枚举的核心是命名常量，让代码从“满屏数字”变得直观易懂，提升可读性和可维护性。

结构体、联合体、枚举这三种自定义类型，共同构成了C语言描述复杂数据和逻辑的基础。掌握它们的核心区别和使用场景，你就能写出更灵活、更高效的C语言程序。

希望这份指南能帮你彻底搞懂联合体和枚举，也愿你在C语言的学习之路上，不断积累，持续进步！