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C语言学习笔记（十四）——共用体、枚举、位运算与内存管理

news 2026/8/6 4:24:38

一、共用体（union）

1. 什么是共用体？

共用体（union）也是一种构造数据类型。

与结构体不同：

结构体中所有成员变量同时存在
共用体中的所有成员变量共享同一块内存空间

也就是说：

共用体一次只能保存一个成员变量的数据。

2. 共用体定义格式

语法：

union 共用体名称 { 数据类型 成员1; 数据类型 成员2; ... };

例如：

union Data { int a; float b; char c; };

定义了一个共用体类型：

union Data

二、共用体变量定义

方法一：先定义类型，再定义变量

union Data { int a; float b; char c; }; union Data data;

方法二：定义时创建变量

union Data { int a; float b; char c; }data;

三、共用体成员访问

使用：

访问。

例如：

data.a = 10; printf("%d",data.a);

示例：

#include<stdio.h> union Data { int a; float b; }; int main() { union Data data; data.a=10; printf("%d\n",data.a); data.b=3.14; printf("%f\n",data.b); return 0; }

输出：

10 3.140000

但是：

data.b=3.14;

之后：

data.a

的数据会被覆盖。

原因：

两个成员共用同一块内存。

四、结构体和共用体区别

区别	struct	union
内存	每个成员独立空间	所有成员共享空间
数据保存	所有成员同时有效	只有一个成员有效
大小	所有成员大小之和（考虑对齐）	最大成员大小
用途	保存多个相关数据	节省内存

例如：

结构体：

struct Test { int a; char b; };

内存：

a空间 + b空间

共用体：

union Test { int a; char b; };

内存：

a | b

共享同一块空间。

五、枚举（enum）

1. 什么是枚举？

枚举是一种构造数据类型。

用于表示：

一组固定的取值。

例如：

星期：

星期一 星期二 星期三 ...

性别：

男 女

状态：

运行 停止 暂停

六、枚举定义格式

enum 枚举名称 { 枚举值1, 枚举值2, ... };

例如：

enum Week { MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY };

默认情况下：

第一个枚举值为：

例如：

MONDAY = 0 TUESDAY = 1 WEDNESDAY = 2

七、枚举变量使用

定义：

enum Week day;

赋值：

day=MONDAY;

示例：

#include<stdio.h> enum Week { MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY }; int main() { enum Week day; day=MONDAY; printf("%d\n",day); return 0; }

输出：

八、枚举的优点

相比直接使用数字：

int status=1;

无法知道：

1代表什么？

使用枚举：

enum Status { RUN, STOP };

代码可读性更高。

九、位运算

1. 什么是位运算？

计算机中所有数据最终都是二进制形式存储。

例如：

十进制：

二进制：

位运算就是：

对数据的二进制位进行操作。

十、位运算符

C语言提供：

符号	名称
&	按位与
\|	按位或
^	按位异或
~	按位取反
<<	左移
>>	右移

十一、按位与（&）

规则：

1 & 1 = 1 其他 = 0

例如：

5: 0101 3: 0011 & ---- 0001

结果：

代码：

int a=5; int b=3; printf("%d",a&b);

十二、按位或（|）

规则：

只要有一个1，结果就是1

例如：

0101 0011 | 0111

结果：

十三、按位异或（^）

规则：

相同为0 不同为1

例如：

0101 0011 ^ 0110

结果：

十四、左移和右移

左移

<<

例如：

5<<1

二进制：

左移：

结果：

右移

>>

例如：

8>>1

二进制：

右移：

结果：

十五、位运算应用

1. 判断奇偶

整数最低位：

0 偶数 1 奇数

代码：

if(num & 1) { printf("奇数"); } else { printf("偶数"); }

2. 设置某一位

例如：

a |= (1<<3);

将第3位置1。

3. 清除某一位

a &= ~(1<<3);

将第3位置0。

十六、内存管理

1. 为什么需要动态内存？

之前定义变量：

int a;

属于：

栈空间

特点：

自动分配
自动释放

但是：

有些情况下不知道需要多少空间。

例如：

用户输入学生数量：

请输入学生人数： 100

需要动态创建100个学生空间。

这时候需要：

动态内存分配

十七、动态内存函数

C语言提供：

头文件：

#include <stdlib.h>

常用函数：

函数	作用
malloc	申请空间
calloc	申请并初始化
realloc	重新调整空间
free	释放空间

十八、malloc函数

格式：

malloc(空间大小);

例如：

申请10个int：

int *p; p=(int*)malloc(10*sizeof(int));

申请成功：

空间首地址

失败：

NULL

完整代码：

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> int main() { int *p; p=(int*)malloc(10*sizeof(int)); if(p==NULL) { printf("申请失败"); return -1; } p[0]=100; printf("%d\n",p[0]); free(p); return 0; }

十九、free释放内存

动态申请的空间：

不会自动释放。

必须：

free(p);

否则会产生：

内存泄漏

二十、calloc函数

区别：

malloc：

申请空间，不初始化。

calloc：

申请空间，并初始化为0。

格式：

calloc(数量,大小);

例如：

int *p; p=(int*)calloc(10,sizeof(int));

二十一、realloc调整空间

用于改变已经申请的空间大小。

例如：

p=realloc(p,20*sizeof(int));

原来：

10个int

调整：

20个int

二十二、动态数组示例

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> int main() { int n; scanf("%d",&n); int *arr; arr=(int*)malloc(n*sizeof(int)); for(int i=0;i<n;i++) { arr[i]=i; } for(int i=0;i<n;i++) { printf("%d ",arr[i]); } free(arr); return 0; }