由C语言位域（冒号）谈C语言的结构体、枚举、共用体

综述

今天看到一行代码

unsigned char busy:1;

不太明白 : 的作用，百度了几分钟，发现是结构体中位域操作符，深感平时工作疏于学习，以至于这么简单的问题还不知道，所以写了这篇文章，以作为复习。

1、关于位域

有些信息在储存时，并不需要占用一个完整的字节，而只需占几个或一个二进制位，例如存放一个开关常量，只有0和1两种状态，用一个二进制位即可满足要求，无需浪费空间，并且可以使处理更加简便，所以C语言提供了一种数据结构，成为位域（或位段）。这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。所谓“位域”就是是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域，并说明每个区域的位数。

每一个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。位域主要用于结构体。

struct temp  
{  
int a:8;  
int b:2;  
int c:6;  
}data; 

在上面的代码中，data占2个字节。位域的两个特点如下：

1.1. 一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。如果一个字节所剩空间不够存放另一个位域时，应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。例如：

struct temp
{
char a:4
char :0         //空域
char b:4       //从下一单元开始存放
char c:4
}

其中，a占第一个字节的4位，后4位填零不用，b从第二个字节开始，占4位，c占剩下4位。

1.2. 位域可以无位域名，这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。例如：

struct temp
{
char a:4
char  :2        //空域
char b:4       //从下一单元开始存放
char c:4
}

2、结构体

2.1、存在理由

描述一组具有相同类型数据的有序集合，用于处理大量相同类型的数据运算 使用构造类型——数组

描述一组具有不同类型数据的有序集合，用于处理大量不同类型的数据运算 使用构造类型——结构体

2.2、定义方式

2.2.1、先声明结构体类型再定义变量名

struct stu
{
成员列表
};
struct stu Lucy;

2.2.2、在声明类型的同时定义变量

struct stu
{
成员列表
}Lucy;

2.2.3、直接定义结构体类型变量，无类型名

struct
{
成员列表
}Lucy,Bob;

在上面三种定义结构体变量的方式中，stu为结构体类型名（第三种没有类型名），Lucy为结构体变量名。可以同时变量多个结构体变量名（如第三个）。

结构体类型名：指定了一个结构体类型（相当于char），它相当于一个模型，但其中并无具体数据，系统对之也不分配实际内存单元。

结构体变量名：实际分配空间——为了能在程序中使用结构体类型的数据，应当定义结构体类型的变量，并在其中存放具体的数据。

我们推荐使用如下方法（使用typedef重命名）其中STU为结构体类型名，Lucy与Bob为结构体变量名：

typedef struct student
{
int num;
char name[20];
char sex;
}STU;
STU Lucy,Bob;

2.4、注意事项

2.4.1、结构体变量的成员引用必须单独引用

结构体变量名.成员名

如：

Lucy.num = 101;
scanf("%c",&Lucy.sex);
printf("%s",Lucy.name);

2.4.2、允许具有相同类型的结构体变量相互赋值（多用于结构体成员整体操作，例如排序等）

Bob = Lucy;

2.4.3、结构体可以在定义的时候进行初始化

STU Lucy = {12, "hello", 'm'};

3.4、允许嵌套定义结构体变量，成员引用多级引用

Lucy.birthday.mouth = 12;

关于结构体数组和结构体指针等深层次用法，在中介绍，此处不做赘述！

3、共用体

3.1、存在理由和特点

a.同一内存段可以用来存放几种不同类型的成员，但每一瞬间只有一种起作用

b.共用体变量中起作用的才成员是最后一次存放的成员，在存入一个新的成员后原有成员的值会被覆盖

c.共用体变量的地址和它的个成员的地址都是同一地址

3.2、定义方式

和结构体非常类似，有三种定义方式，我们推荐下面这种：

typrdef union data
{
short int i;    //短整型：2个字节
char ch;        //字符型：1个字节
float f;        //实型：4个字节
}DATA;
DATA a,b;

a.i——>引用共用体变量中的整型变量i

a.ch——>引用共用体变量中的整型变量ch

a.f——>引用共用体变量中的整型变量f

3.3、参考代码

#include<stdio.h>

//共用体
typrdef union data

{

long int x;  //长整型：4个字节
char y;      //字符型：2个字节
int z;      //整型：4个字节
}DATA;
DATA a = {10};

int mian()
{
a.x = 5;
a.y = 6;
a.z = 15;
printf("%d\n",a.x + a.y);
return 0;
}

分析：

初始化为10（后面的修改只改变了一个字节）

10 0000 1010

5 0000 0101

6 0000 0110

15 0000 1111

打印结果是30，因为初始化和修改共用体元素，都是单位覆盖。因而这里无论是4字节的a.x还是1字节的a.y都是15，打印的结果为30（共用体所占的字节是最大的元素，也就是这个结构体占4字节）。

4、枚举

4.1、存在理由

有的时候我们需要几种可能的值（我们也可以用define来获得，或者使用const类型的变量），或者我们需要这几个变量自动的那规律来变化（如何变化见下面），比如，我们的定义中是一周7天，或者我们需要12中颜色，我们就可以使用枚举。枚举是将变量的值一一列举出来，变量的值只限于列举出来的值的范围。

4.2、定义方式

同样的枚举我们推荐用下面的定义方式

typrdef enum week	//枚举类型
{
mon,tue,wed,thu,fri.sat,sun
}WEEK;
WEEK workday、weekday;    //枚举变量

其中week为枚举类型名，WEEK为枚举变量名，mon,tue,wed,thu,fri.sat,sun为枚举值表，workday、weekday为枚举变量，workday与weekday只能取sun...sat中的一个。

workday = mon; //正确

weekday = tue; //正确

workday = abc; //错误，枚举中没有abc

如果没有初始化（注意下面的写法是不规范的），那么

mon = 0

tue = 1

wed = 2

...

sun = 6

我们也可以初始化

mon = -1

那么

tue = 0

wed = 1

...

sun = 5

或者我们也可以初始化

mon = 0

tue = 0

那么

wed = 1

...

sun = 5

我们可以看到，从没有定义的那个元素开始逐次增加，本质上enum是整数型（如果是java, 则不是整数型，而是一个由编译器生成的特殊的类）。

4.3、注意事项

a.枚举值是常量，不能在程序中用赋值语句对它赋值，例如sun = 5; mon = 2; sun = mon;都是错误的。

b.可以改变枚举值的默认值（上面的初始化就是这种方式），如：

enum week
{
mon = 3; tue,wed,thu,fri.sat,sun
};

那么mon等于3,tue等于4,以此类推。

4.4、事例代码

#include<stdio.h>

//枚举
typrdef enum week	//枚举类型
{
sun = 2,mon,tue,wed,thu,fri.sat
}WEEK;

WEEK a,b,c;//枚举变量

enum bool
{
false,true
}bl;

int main()
{
a = sun;
b = mon;
c = ture;
printf("%d, %d, %d",a, b, c);
bl = ture;
if(1 == bl)
{
printf("bl为真\n");
}
return 0;
}

打印结果为：2，3，4bl为真。

5、结束语

结构体、共用体、枚举都是构造类型数据，我们从定义方式就可以看到他们的相似性。在结构体类型中的位段使用是值得我们注意的，如果用好了，会使我们在项目中节省很多必要的空间！【END150613】

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版本：V1.1

时间：2015.09.19

作者：Alan

说明：修改部分错误和修改排版

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版本：V1.0

时间：2015.06.13

作者：Alan

说明：完成文章。

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